Phytoremediation as a way to clean technogenically polluted areas of Kazakhstan / Fitorremediação como forma de limpar áreas tecnologicamente poluídas do Cazaquistão

One of the most serious problems worldwide is heavy metal (HM) pollution. HMs can have a toxic effect on human health and thus cause serious diseases. To date, several methods have been used to clean environments contaminated by HMs, but most of them are expensive, and it is difficult to achieve the desired result. Phytoremediation is currently an effective and affordable processing solution used to clean and remove HMs from the environment. This review article discusses in detail the technology of phytoremediation and mechanisms of HM absorption. In addition, methods are described using genetic engineering of various plants to enhance the resistance and accumulation of HMs. Thus, phytoremediation technology can become an additional aid to traditional methods of purification.

Um dos problemas mais graves em todo o mundo é a poluição por metais pesados (HMs). Os HMs podem ter um efeito tóxico na saúde humana e, assim, causar doenças graves. Até o momento, vários métodos têm sido utilizados para limpar ambientes contaminados por HMs, mas a maioria deles é cara, sendo difícil alcançar o resultado desejado. A fitorremediação é, atualmente, uma solução de processamento eficaz e acessível usada para limpar e remover HMs do ambiente. Este artigo de revisão discute em detalhes a tecnologia de fitorremediação e os mecanismos de absorção de HMs. Além disso, são descritos métodos que utilizam a engenharia genética de várias plantas para aumentar a resistência e o acúmulo de HMs. Assim, a tecnologia de fitorremediação pode se tornar uma ajuda adicional aos métodos tradicionais de purificação.

Comparative effectiveness of EDTA and citric acid assisted phytoremediation of Ni contaminated soil by using canola (Brassica napus) / Eficácia comparativa da fitorremediação assistida por EDTA e ácido cítrico de solo contaminado com Ni, usando canola (Brassica napus)

Phytoremediation is an ecofriendly technique to clean heavy metals from contaminated soil by the use of high biomass producing plant species. Chelators can help to improve this biological technique by increasing metal solubility. Therefore, a pot experiment was conducted to determine the effect of the chelators EDTA and citric acid (CA) in phytoremediation of Ni contaminated soil by using Brassica napus (canola). Two cultivars of B. napus, Con-II (tolerant) and Oscar (sensitive), were selected after screening and exposed to NiSO4 at 30 ppm at the time of sowing. CA (10 mM) and EDTA (1.5 mM) were applied either alone or in combination with each other after two weeks of Ni treatments. Different parameters like morpho-physiological and biochemical data were recorded after 15 days of chelate application. The results highlighted the successful use of chelating agents (CA and EDTA) not only to ameliorate Ni stress but also to enhance Ni accumulation which is prerequisite for phytoremediation. The basal application of 10 mMCA and 1.5 mM EDTA concentration proved to be effective for the growth of plants. The combination of chelating agents failed to show any synergistic effects.(AU)

A fitorremediação é uma técnica ecologicamente correta para limpar metais pesados ​​de solo contaminado pelo uso de espécies vegetais produtoras de alta biomassa. Os quelantes podem ajudar a melhorar esta técnica biológica aumentando a solubilidade do metal. Para tanto, foi realizado um experimento em vaso para determinar o efeito dos quelantes EDTA e ácido cítrico (AC) na fitorremediação de solo contaminado com Ni, utilizando Brassica napus (canola). Duas cultivares de B. napus, Con-II (tolerante) e Oscar (sensível) foram selecionadas após triagem e expostas a NiSO4 a 30 ppm no momento da semeadura. CA (10 mM) e EDTA (1,5 mM) foram aplicados sozinhos ou em combinação um com o outro após duas semanas de tratamentos com Ni. Diferentes parâmetros como dados morfofisiológicos e bioquímicos foram registrados após 15 dias de aplicação de quelato. Os resultados destacaram o uso bem-sucedido de agentes quelantes (CA e EDTA) não apenas para melhorar o estresse de Ni, mas também para aumentar o acúmulo de Ni, um pré-requisito para a fitorremediação. A aplicação basal da concentração de 10 mMCA e 1,5 mM de EDTA mostrou-se eficaz para o crescimento das plantas. A combinação de agentes quelantes não mostrou quaisquer efeitos sinérgicos.(AU)

Assessment of phytoremediation potencial of Allium cepa L. in raw sewage treatment / Avaliação do potencial de fitorremediação da Allium cepa L. no tratamento do esgoto bruto

Whereas the effects of the substances found in domestic sewage on live organisms is important to evaluate the use of plants to remove pollutants from the environment. The objective of this study was to assess the phytoremediation activity of Allium cepa L. (onion) roots exposed to raw sewage, as well as the acute toxic activity of this effluent for the bioindicators A. cepa, through a cytotoxicity test, and Artemia salina L., through a mortality/immobility test. The physicochemical assessments of the sewage were conducted in two scenarios: immediately after collection and after being in contact with onion roots (phytoremediation) for 24 hours. The physicochemical data indicate there was a reduction in nitrogen and phosphorus levels and in biochemical oxygen demand in sewage treated. The results from the cytotoxicity test with A. cepa indicated a reduction in the mitotic cell divisions of the onions treated with the raw sewage. The mortality/immobility test with A. salina indicated that the concentrations with 50 and 100% of raw sewage induced the mortality of the nauplii. Thus, the data suggest new studies that seek greater efficiency, efficacy and viability of onion phytoremediation.(AU)

Considerando os efeitos das substâncias encontradas no esgoto doméstico em organismos vivos, é importante avaliar o uso de plantas para remover poluentes do meio ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade de fitorremediação de raízes de Allium cepa L. (cebola) expostas ao esgoto bruto, bem como a atividade tóxica aguda desse efluente para os bioindicadores A. cepa, através de um teste de citotoxicidade, e Artemia salina L., através de um teste de mortalidade/imobilidade. As avaliações físico-químicas do esgoto foram realizadas em dois cenários: imediatamente após a coleta e após contato com raízes de cebola (fitorremediação) por 24 horas. Os dados físico-químicos indicam que houve redução nos níveis de nitrogênio e fósforo e na demanda bioquímica de oxigênio no esgoto tratado. Os resultados do teste de citotoxicidade com A. cepa indicaram uma redução nas divisões celulares mitóticas das cebolas tratadas com o esgoto bruto. O teste de mortalidade/imobilidade com A. salina indicou que as concentrações com 50 e 100% de esgoto bruto induziram a mortalidade dos náuplios. Assim, os dados sugerem novos estudos que busquem maior eficiência, eficácia e viabilidade de fitorremediação das cebolas.(AU)

Volatilization of ammonia in systems of treatment of swine manure with aquatic macrophytes / Volatilização de amônia em sistemas de tratamento de dejetos de suínos com macrófitas aquáticas

The usage of aquatic plants represents an alternative in the treatment of residues originating from swine. In these systems, one of the N removal methods is the ammonium (NH4 +) uptake and volatilization of ammonia (NH3). In this way, the objective of this work was to evaluate the volatilization rates of NH3 in waste treatment systems swine fluids (SSF) with aquatic macrophytes, as well as the concentration of NH 4+ present in the swine fluids. The experiment was carried out at Campus II/UNOESTE. The treatment systems were composed of 16 boxes of PVC and characterized as: T1 = Control sample 50% of SSF/50% of water; T2 = 50% SSF/50% water + Eichhornia crassipes (Mart.) Solms; T3 = 50% SSF/50% water + Pistia stratiotes L.; T4 = 50% SSF/50% water + Salvinia auriculata Aubl. The design was randomized blocks, with 4 treatments and 4 replicates. The hydrogen potential (pH) and the NH4 + content of the effluent were analyzed weekly, and the volatilization of NH 3 by means of collectors installed in each treatment unit. The presence of aquatic macrophytes promoted the reduction of NH4+ concentration and of the pH values of swine fluids, and this resulted in the reduction of NH3 volatilization rates to the environment, with emphasis on the system with Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, which presented the lowest rate of volatilization.(AU)

A utilização de plantas aquáticas representa uma alternativa no tratamento de resíduos oriundos da suinocultura. Nestes sistemas, uma das formas de remoção de nitrogênio (N) é a absorção de amônio (NH4+) pelas plantas, entretanto, também ocorre a volatilização de amônia (NH3). Dessa forma, o objetivo do trabalho foi avaliar as taxas de volatilização de NH3 em sistemas de tratamentos de dejetos líquidos de suínos (DLS) com macrófitas aquáticas, bem como a concentração de NH4+ presente nos dejetos. O experimento foi realizado em área de ambiente aberto no Campus II/UNOESTE. Os sistemas de tratamento foram constituídos de 16 caixas de PVC e caracterizados como: T1 = Testemunha 50% de DLS/50% de água; T2 = 50% de DLS/50% de água + Eichhornia crassipes (Mart.) Solms; T3 = 50% de DLS/50% de água + Pistia stratiotes L.; T4 = 50% de DLS/50% de água + Salvinia auriculata Aubl. O delineamento adotado foi em blocos casualizados, com 4 tratamentos e 4 repetições. Foram analisados o potencial hidrogeniônico (pH) e o teor de NH4 + do efluente semanalmente, e a volatilização de NH3 por meio de coletores instalados em cada unidade de tratamento. A presença das macrófitas aquáticas proporcionou a redução da concentração de NH4+ e dos valores de pH dos dejetos líquidos de suínos, e isto resultou na redução das taxas de volatilização de NH 3 ao meio ambiente, com destaque ao sistema com Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, que apresentou a menor taxa de volatilização.(AU)

Assessment of phytoremediation potencial of Allium cepa L. in raw sewage treatment

Abstract Whereas the effects of the substances found in domestic sewage on live organisms is important to evaluate the use of plants to remove pollutants from the environment. The objective of this study was to assess the phytoremediation activity of Allium cepa L. (onion) roots exposed to raw sewage, as well as the acute toxic activity of this effluent for the bioindicators A. cepa, through a cytotoxicity test, and Artemia salina L., through a mortality/immobility test. The physicochemical assessments of the sewage were conducted in two scenarios: immediately after collection and after being in contact with onion roots (phytoremediation) for 24 hours. The physicochemical data indicate there was a reduction in nitrogen and phosphorus levels and in biochemical oxygen demand in sewage treated. The results from the cytotoxicity test with A. cepa indicated a reduction in the mitotic cell divisions of the onions treated with the raw sewage. The mortality/immobility test with A. salina indicated that the concentrations with 50 and 100% of raw sewage induced the mortality of the nauplii. Thus, the data suggest new studies that seek greater efficiency, efficacy and viability of onion phytoremediation.

Resumo Considerando os efeitos das substâncias encontradas no esgoto doméstico em organismos vivos, é importante avaliar o uso de plantas para remover poluentes do meio ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade de fitorremediação de raízes de Allium cepa L. (cebola) expostas ao esgoto bruto, bem como a atividade tóxica aguda desse efluente para os bioindicadores A. cepa, através de um teste de citotoxicidade, e Artemia salina L., através de um teste de mortalidade/imobilidade. As avaliações físico-químicas do esgoto foram realizadas em dois cenários: imediatamente após a coleta e após contato com raízes de cebola (fitorremediação) por 24 horas. Os dados físico-químicos indicam que houve redução nos níveis de nitrogênio e fósforo e na demanda bioquímica de oxigênio no esgoto tratado. Os resultados do teste de citotoxicidade com A. cepa indicaram uma redução nas divisões celulares mitóticas das cebolas tratadas com o esgoto bruto. O teste de mortalidade/imobilidade com A. salina indicou que as concentrações com 50 e 100% de esgoto bruto induziram a mortalidade dos náuplios. Assim, os dados sugerem novos estudos que busquem maior eficiência, eficácia e viabilidade de fitorremediação das cebolas.

Potentiality of Melastoma malabathricum as Phytoremediators of soil contaminated with sewage sludge

Heavy metal pollution of the soil environment has become a major source of concern and continues to pose serious health problems to both humans and ecological systems worldwide. Phytoremediation is a biological treatment whereby plants are used to remove pollutant from the environment. An experiment was conducted to evaluate the potential of Melastoma malabathricum as a phytoremediator to absorb heavy metals from soil contaminated with sewage sludge. Melastoma malabathricum seedlings were planted on six different growth media: T0 - Control (100 % soil), T1 (80 % soil + 20 % sewage sludge), T2 (60 % soil + 40 % sewage sludge), T3 (40 % soil + 60 % sewage sludge), T4 (20 % soil + 80 % sewage sludge) and T5 (100 % sludge). There were differences found in both growth parameters and plant biomass. The highest growth performance such as plant height and number of leaves was found in T3. Iron was highly accumulated in the roots, Cu in the stems in T3, while Pb was accumulated in leaves in T5. The results showed the lowest Translocation Factor (TF) and highest Bioconcentration Factor (BCF) values in relation to the following elements: Cu, Fe, Mn, Pb and Zn. Melastoma malabathricum roots are able to uptake and translocate the elements into the plant's shoots. Therefore, it can be considered a good accumulator plant due to its capability of concentrating contaminants in aerial tissue. Melastoma malabathricum were thus found to be suitable for absorbing heavy metals in contaminated soils, and this species can also be considered an effective phtyoremediator of contaminated soil and mitigator of soil pollution.

Potentiality of Melastoma malabathricum as Phytoremediators of soil contaminated with sewage sludge

Heavy metal pollution of the soil environment has become a major source of concern and continues to pose serious health problems to both humans and ecological systems worldwide. Phytoremediation is a biological treatment whereby plants are used to remove pollutant from the environment. An experiment was conducted to evaluate the potential of Melastoma malabathricum as a phytoremediator to absorb heavy metals from soil contaminated with sewage sludge. Melastoma malabathricum seedlings were planted on six different growth media: T0 - Control (100 % soil), T1 (80 % soil + 20 % sewage sludge), T2 (60 % soil + 40 % sewage sludge), T3 (40 % soil + 60 % sewage sludge), T4 (20 % soil + 80 % sewage sludge) and T5 (100 % sludge). There were differences found in both growth parameters and plant biomass. The highest growth performance such as plant height and number of leaves was found in T3. Iron was highly accumulated in the roots, Cu in the stems in T3, while Pb was accumulated in leaves in T5. The results showed the lowest Translocation Factor (TF) and highest Bioconcentration Factor (BCF) values in relation to the following elements: Cu, Fe, Mn, Pb and Zn. Melastoma malabathricum roots are able to uptake and translocate the elements into the plant's shoots. Therefore, it can be considered a good accumulator plant due to its capability of concentrating contaminants in aerial tissue. Melastoma malabathricum were thus found to be suitable for absorbing heavy metals in contaminated soils, and this species can also be considered an effective phtyoremediator of contaminated soil and mitigator of soil pollution.(AU)

Petroleum contamination and bioaugmentation in bacterial rhizosphere communities from Avicennia schaueriana

Anthropogenic activity, such as accidental oil spills, are typical sources of urban mangrove pollution that may affect mangrove bacterial communities as well as their mobile genetic elements. To evaluate remediation strategies, we followed over the time the effects of a petroleum hydrocarbon degrading consortium inoculated on mangrove tree Avicennia schaueriana against artificial petroleum contamination in a phytoremediation greenhouse experiment. Interestingly, despite plant protection due to the inoculation, denaturing gradient gel electrophoresis of the bacterial 16S rRNA gene fragments amplified from the total community DNA indicated that the different treatments did not significantly affect the bacterial community composition. However, while the bacterial community was rather stable, pronounced shifts were observed in the abundance of bacteria carrying plasmids. A PCR-Southern blot hybridization analysis indicated an increase in the abundance of IncP-9 catabolic plasmids. Denaturing gradient gel electrophoresis of naphthalene dioxygenase (ndo) genes amplified from cDNA (RNA) indicated the dominance of a specific ndo gene in the inoculated petroleum amendment treatment. The petroleum hydrocarbon degrading consortium characterization indicated the prevalence of bacteria assigned to Pseudomonas spp., Comamonas spp. and Ochrobactrum spp. IncP-9 plasmids were detected for the first time in Comamonas sp. and Ochrobactrum spp., which is a novelty of this study.(AU)

Volatilization of ammonia in systems of treatment of swine manure with aquatic macrophytes

Abstract The usage of aquatic plants represents an alternative in the treatment of residues originating from swine. In these systems, one of the N removal methods is the ammonium (NH4 +) uptake and volatilization of ammonia (NH3). In this way, the objective of this work was to evaluate the volatilization rates of NH3 in waste treatment systems swine fluids (SSF) with aquatic macrophytes, as well as the concentration of NH 4+ present in the swine fluids. The experiment was carried out at Campus II/UNOESTE. The treatment systems were composed of 16 boxes of PVC and characterized as: T1 = Control sample 50% of SSF/50% of water; T2 = 50% SSF/50% water + Eichhornia crassipes (Mart.) Solms; T3 = 50% SSF/50% water + Pistia stratiotes L.; T4 = 50% SSF/50% water + Salvinia auriculata Aubl. The design was randomized blocks, with 4 treatments and 4 replicates. The hydrogen potential (pH) and the NH4 + content of the effluent were analyzed weekly, and the volatilization of NH 3 by means of collectors installed in each treatment unit. The presence of aquatic macrophytes promoted the reduction of NH4+ concentration and of the pH values of swine fluids, and this resulted in the reduction of NH3 volatilization rates to the environment, with emphasis on the system with Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, which presented the lowest rate of volatilization.

Resumo A utilização de plantas aquáticas representa uma alternativa no tratamento de resíduos oriundos da suinocultura. Nestes sistemas, uma das formas de remoção de nitrogênio (N) é a absorção de amônio (NH4+) pelas plantas, entretanto, também ocorre a volatilização de amônia (NH3). Dessa forma, o objetivo do trabalho foi avaliar as taxas de volatilização de NH3 em sistemas de tratamentos de dejetos líquidos de suínos (DLS) com macrófitas aquáticas, bem como a concentração de NH4+ presente nos dejetos. O experimento foi realizado em área de ambiente aberto no Campus II/UNOESTE. Os sistemas de tratamento foram constituídos de 16 caixas de PVC e caracterizados como: T1 = Testemunha 50% de DLS/50% de água; T2 = 50% de DLS/50% de água + Eichhornia crassipes (Mart.) Solms; T3 = 50% de DLS/50% de água + Pistia stratiotes L.; T4 = 50% de DLS/50% de água + Salvinia auriculata Aubl. O delineamento adotado foi em blocos casualizados, com 4 tratamentos e 4 repetições. Foram analisados o potencial hidrogeniônico (pH) e o teor de NH4 + do efluente semanalmente, e a volatilização de NH3 por meio de coletores instalados em cada unidade de tratamento. A presença das macrófitas aquáticas proporcionou a redução da concentração de NH4+ e dos valores de pH dos dejetos líquidos de suínos, e isto resultou na redução das taxas de volatilização de NH 3 ao meio ambiente, com destaque ao sistema com Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, que apresentou a menor taxa de volatilização.

Accumulation of copper by the aquatic macrophyte Salvinia biloba Raddi (Salviniaceae) / Acumulação de cobre pela macrófita aquática Salvinia biloba Raddi (Salviniaceae)

Aquatic macrophytes have properties and mechanisms which are useful for the removal of substances in solution, commonly used in phytoremediation processes in aquatic environments. This study evaluated the performance of copper (Cu) accumulation by Salvinia biloba Raddi (Salviniaceae) in different metal concentrations (1, 3 and 5 µg mL-1), as well as the control treatment, measured at intervals of 0, 7 and 14 days under laboratory conditions, with control as to pH and luminosity. After the experiment, the S. biloba biomass was washed, kiln dried, crushed and subjected to the process of digestion, and subsequently the accumulated copper content was determined by atomic absorption spectroscopy. The results showed that S. biloba is apt at accumulating copper, varying significantly between different treatments and days of exposure to the contaminant, as well as its interaction (treatment × days). The highest accumulation values were observed in treatment with 5 µg mL-1, which at 14 days, with 11,861 µg g-1 of copper. We observed symptoms of toxicity and mortality in plants, probably indicating the effect of copper on the species when at high levels. Salvinia biloba is an efficient species in the removal of copper in solution, its recommendation as a remediating agent in aquatic ecosystems being possible.(AU)

Macrófitas aquáticas apresentam propriedades e mecanismos úteis à remoção de substâncias presentes em solução, comumente, utilizadas em processos de fitorremediação de ambientes aquáticos. Este estudo avaliou o desempenho de acumulação de cobre (Cu) por Salvinia biloba Raddi (Salviniaceae) em diferentes concentrações do metal (1, 3 e 5 µg mL-1), além do tratamento controle, avaliados em intervalos de 0, 7 e 14 dias, sob condições laboratoriais, com controle de pH e luminosidade. Após o experimento a biomassa de S. biloba, foi lavada, seca em estufa, triturada e submetida ao processo de digestão, sendo, posteriormente, o teor de cobre acumulado determinado por espectroscopia de absorção atômica. Os resultados evidenciaram que S. biloba é hábil em acumular cobre em sua biomassa, variando significativamente entre os diferentes tratamentos e dias de exposição ao contaminante, bem como por sua interação (tratamentos × dias). Os maiores teores de acúmulo foram observados no tratamento com 5 µg mL-1, que aos 14 dias apresentou até 11.861 µg g-1 de Cu. Observamos sintomas de toxicidade e mortalidade nas plantas, evidenciando, provavelmente, o efeito do cobre sobre a espécie quando em elevados níveis. Salvinia biloba é uma espécie eficiente na remoção do cobre em solução, sendo possível sua recomendação como agente de remediação em ecossistemas aquáticos.(AU)

Cadmium tolerance of Typha domingensis Pers. (Typhaceae) as related to growth and leaf morphophysiology / A tolerância ao cádmio por Typha domingensis Pers. (Typhaceae) correlacionada com o crescimento e a morfofisiologia foliar

Typha domingensis (cattail) is a native macrophyte known by its capacity to tolerate several heavy metals effects and the potential use for phytoremediation. However, in despite that cadmium (Cd) is one of the most toxic pollutants; its effects in T. domingensis biology remain uninvestigated. Thus, the objective of this study was to study the tolerance of T. domingensis to cadmium contamination by evaluating its growth, Cd uptake, leaf anatomy and gas exchange. The experiment was designed using three cadmium concentrations (0, 10 and 50 µM) and ten replicates for 90 days. The cadmium uptake, growth, gas exchange, chlorophyll content and leaf anatomy were evaluated. Data was submitted to ANOVA and Scott-Knott test for P 0.05. Typha domingensis accumulates Cd proportionally to its concentration on the solution and the content of this metal was higher in roots as compared to shoots. Plants showed no significant modifications on growth parameters such as the biomass production, number of leaves, number of clones and the biomass allocation to organs. The photosynthesis, transpiration and chlorophyll content were not modified by Cd. Most anatomical traits evaluated were not modified by the metal but the stomatal density and the proportion of vascular tissues were reduced under 50 µM of Cd. In despite, the leaf anatomy showed no toxicity evidences for any Cd level. The absence of growth reduction and the stability of anatomical and physiological traits give insight about the Cd tolerance of this species. Therefore, T. domingensis is able to overcome Cd toxicity and shows potential for phytoremediation.(AU)

A espécie Typha domingensis (taboa) é uma macrófita nativa conhecida por sua tolerância a vários metais pesados e potencial uso na fitorremediação. Contudo, apesar de que o Cd é um dos poluentes mais tóxicos; Seus efeitos em T. domingensis ainda não foram investigados. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar a tolerância de T. domingensis ao cádmio, avaliando o crescimento, absorção de Cd, anatomia foliar e trocas gasosas. O experimento foi conduzido utilizando três concentrações de Cd (0, 10 e 50 µM) e dez repetições por 90 dias.. O crescimento, trocas gasosas e o teor de clorofila e anatomia foliar foram avaliados. Os dados foram submetidos à ANOVA e ao teste de Scott-Knott para P 0,05. A absorção de cádmio, crescimento, trocas gasosas, teor de clorofila e anatomia foliar foram analisados. As plantas de T. domingensis podem acumular Cd proporcionalmente à sua concentração na solução e o teor deste metal foi maior nas raízes em comparação com a parte aérea. As plantas não apresentam modificações significativas nos parâmetros de crescimento como produção de biomassa, número de folhas, número de clones produzidos e alocação de biomassa nos órgãos. A fotossíntese, transpiração e conteúdo de clorofila não foram afetados de forma significativa pelo Cd. A maioria das características anatômicas avaliadas não apresentou diferenças, mas houve redução na densidade estomática e na proporção de tecidos vasculares na concentração de 50 µM de Cd. A anatomia foliar não mostrou evidências de toxicidade em nenhum dos níveis de Cd. A ausência de redução de crescimento e estabilidade das características anatômicas e fisiológicas caracteriza alta tolerância da espécie ao Cd. Portanto, T. domingensis é capaz de superar a toxicidade do Cd e demostra potencial para fitorremediação.(AU)

Accumulation of copper by the aquatic macrophyte Salvinia biloba Raddi (Salviniaceae)

Abstract Aquatic macrophytes have properties and mechanisms which are useful for the removal of substances in solution, commonly used in phytoremediation processes in aquatic environments. This study evaluated the performance of copper (Cu) accumulation by Salvinia biloba Raddi (Salviniaceae) in different metal concentrations (1, 3 and 5 µg mL-1), as well as the control treatment, measured at intervals of 0, 7 and 14 days under laboratory conditions, with control as to pH and luminosity. After the experiment, the S. biloba biomass was washed, kiln dried, crushed and subjected to the process of digestion, and subsequently the accumulated copper content was determined by atomic absorption spectroscopy. The results showed that S. biloba is apt at accumulating copper, varying significantly between different treatments and days of exposure to the contaminant, as well as its interaction (treatment × days). The highest accumulation values were observed in treatment with 5 µg mL-1, which at 14 days, with 11,861 µg g-1 of copper. We observed symptoms of toxicity and mortality in plants, probably indicating the effect of copper on the species when at high levels. Salvinia biloba is an efficient species in the removal of copper in solution, its recommendation as a remediating agent in aquatic ecosystems being possible.

Resumo Macrófitas aquáticas apresentam propriedades e mecanismos úteis à remoção de substâncias presentes em solução, comumente, utilizadas em processos de fitorremediação de ambientes aquáticos. Este estudo avaliou o desempenho de acumulação de cobre (Cu) por Salvinia biloba Raddi (Salviniaceae) em diferentes concentrações do metal (1, 3 e 5 µg mL-1), além do tratamento controle, avaliados em intervalos de 0, 7 e 14 dias, sob condições laboratoriais, com controle de pH e luminosidade. Após o experimento a biomassa de S. biloba, foi lavada, seca em estufa, triturada e submetida ao processo de digestão, sendo, posteriormente, o teor de cobre acumulado determinado por espectroscopia de absorção atômica. Os resultados evidenciaram que S. biloba é hábil em acumular cobre em sua biomassa, variando significativamente entre os diferentes tratamentos e dias de exposição ao contaminante, bem como por sua interação (tratamentos × dias). Os maiores teores de acúmulo foram observados no tratamento com 5 µg mL-1, que aos 14 dias apresentou até 11.861 µg g-1 de Cu. Observamos sintomas de toxicidade e mortalidade nas plantas, evidenciando, provavelmente, o efeito do cobre sobre a espécie quando em elevados níveis. Salvinia biloba é uma espécie eficiente na remoção do cobre em solução, sendo possível sua recomendação como agente de remediação em ecossistemas aquáticos.

Accumulation of copper by the aquatic macrophyte Salvinia biloba Raddi (Salviniaceae)

Abstract Aquatic macrophytes have properties and mechanisms which are useful for the removal of substances in solution, commonly used in phytoremediation processes in aquatic environments. This study evaluated the performance of copper (Cu) accumulation by Salvinia biloba Raddi (Salviniaceae) in different metal concentrations (1, 3 and 5 µg mL-1), as well as the control treatment, measured at intervals of 0, 7 and 14 days under laboratory conditions, with control as to pH and luminosity. After the experiment, the S. biloba biomass was washed, kiln dried, crushed and subjected to the process of digestion, and subsequently the accumulated copper content was determined by atomic absorption spectroscopy. The results showed that S. biloba is apt at accumulating copper, varying significantly between different treatments and days of exposure to the contaminant, as well as its interaction (treatment × days). The highest accumulation values were observed in treatment with 5 µg mL-1, which at 14 days, with 11,861 µg g-1 of copper. We observed symptoms of toxicity and mortality in plants, probably indicating the effect of copper on the species when at high levels. Salvinia biloba is an efficient species in the removal of copper in solution, its recommendation as a remediating agent in aquatic ecosystems being possible.

Resumo Macrófitas aquáticas apresentam propriedades e mecanismos úteis à remoção de substâncias presentes em solução, comumente, utilizadas em processos de fitorremediação de ambientes aquáticos. Este estudo avaliou o desempenho de acumulação de cobre (Cu) por Salvinia biloba Raddi (Salviniaceae) em diferentes concentrações do metal (1, 3 e 5 µg mL-1), além do tratamento controle, avaliados em intervalos de 0, 7 e 14 dias, sob condições laboratoriais, com controle de pH e luminosidade. Após o experimento a biomassa de S. biloba, foi lavada, seca em estufa, triturada e submetida ao processo de digestão, sendo, posteriormente, o teor de cobre acumulado determinado por espectroscopia de absorção atômica. Os resultados evidenciaram que S. biloba é hábil em acumular cobre em sua biomassa, variando significativamente entre os diferentes tratamentos e dias de exposição ao contaminante, bem como por sua interação (tratamentos × dias). Os maiores teores de acúmulo foram observados no tratamento com 5 µg mL-1, que aos 14 dias apresentou até 11.861 µg g-1 de Cu. Observamos sintomas de toxicidade e mortalidade nas plantas, evidenciando, provavelmente, o efeito do cobre sobre a espécie quando em elevados níveis. Salvinia biloba é uma espécie eficiente na remoção do cobre em solução, sendo possível sua recomendação como agente de remediação em ecossistemas aquáticos.

Differential behavior of the summer cover crops in the absorption and translocation of copper / Comportamento diferencial das plantas de cobertura de verão na absorção e translocação do cobre

Phytoremediation is an alternative technique used to treat copper-contaminated soils. The objective of this research was to explore the behavior of nine summer cover crops regarding the growth, absorption and translocation of copper in soils with contamination levels exceeding the Value of Prevention, with a view to selecting plants for phytoremediation programs. In the experiments the Cambisol was contaminated with copper, added in doses of 0, 100, 200, 400, 500 and 600mg kg-1, in which the following nine plants were cultivated under greenhouse conditions: Canavalia ensiformis, Cajanus cajan, Dolichos lablad, Mucuna cinereum, Mucuna aterrima, Crotalaria juncea, Crotalaria spectabilis, Pennisetum glaucum and Paspalum notatum. At 90 days after sowing the plants were evaluated for dry mass of shoot and root, Cu, N, P, K, Ca, Zn, and Fe levels in the shoot and Cu in the roots. High soil Cu levels induced a decline in the phosphorus absorption by the plants. Canavalia ensiformis displayed high potential for phytoextraction as these plants could translocate high copper concentrations to the aerial plant parts, while the Mucuna cinereum and M. aterrima are indicated for the copper phytostabilization programs, due to the high copper accumulation in their root systems.(AU)

A fitorremediação é uma alternativa para o tratamento de solos contaminados com cobre. O objetivo do trabalho foi conhecer o comportamento de nove plantas de cobertura de verão quanto ao crescimento, absorção e translocação do cobre em solos com contaminação acima dos Valores de Prevenção, com vistas a seleção de plantas para programas de fitorremediação. Um Cambissolo foi contaminado com doses de 0, 100, 200, 400, 500 e 600mg kg-1 de cobre e cultivado em casa de vegetação com nove plantas: Canavalia ensiformis, Cajanus cajan, Dolichos lablad, Mucuna cinereum, Mucuna aterrima, Crotalaria juncea, Crotalaria spectabilis, Pennisetum glaucum e Paspalum notatum. Aos 90 dias após a semeadura as plantas foram avaliadas quanto à produção de massa seca de parte aérea e raízes, teores de Cu, N, P, K, Ca, Zn, e Fe na parte aérea e de Cu nas raízes. As altas concentrações de Cu no solo reduziram a absorção de fósforo pelas plantas. O feijão-de-porco apresenta potencial para a fitoextração, pois apresentou translocação de altas concentrações de cobre para os tecidos aéreos, enquanto que as mucunas preta e cinza são indicadas para programas de fitoestabilização de cobre, pois acumularam elevada concentração de cobre no sistema radicular.(AU)

Remoção de N e P de efluente doméstico por plantas aquáticas flutuantes / Removal of N and P in wastewater floating plants

O objetivo do trabalho foi avaliar a ação de três espécies de plantas aquáticas denominadas de Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes e Salvinia auriculata na remoção das frações de N e P disponíveis do efluente de um sistema de tratamento de esgoto doméstico, do distrito de Montalvão, em Presidente Prudente/SP. Os tratamentos foram caracterizados em: (T1) = efluente sem a presença de plantas; (T2) = efluente com Eichhornia crassipes; (T3) = efluente com Pistia stratiotes; (T4) = efluente com Salvinia auriculata, seguindo o delineamento estatístico inteiramente casualizado, com quatro tratamentos, em parcelas subdivididas, com cinco repetições. Analisaram-se a concentração de NH4+, NO3- e P disponíveis do efluente e seus teores no tecido vegetal (raízes, bulbos e folhas). Houve remoção de NH4+ e de P pelas plantas aquáticas em relação ao tratamento testemunha; as taxas de remoção do NH4+ do efluente foram diferenciadas entre as espécies e entre os ciclos de avaliação mensal; a Eichhornia crassipes apresentou maior eficiência na remoção do P do efluente no decorrer de todos os ciclos de avaliação mensal; a Salvinia auriculata apresentou maior teor de NH4+ e P no tecido (raízes, bulbos e folhas).

The objective of this work was to evaluate the action of three species of aquatic plants called Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes and Salvinia auriculata in the removal of available N and P fractions from the effluent of a domestic sewage treatment system in the district of Montalvão, in Presidente Prudente/SP. The treatments were characterized in: (T1) = effluent without the presence of plants; (T2) = effluent with Eichhornia crassipes; (T3) = effluent with Pistia stratiotes; (T4) = effluent with Salvinia auriculata, following the completely randomized design, with four treatments, in subdivided plots, with five replications. The available NH4+, NO3- and P concentrations of the effluent and their contents in the plant tissue (roots, bulbs and leaves) were analyzed. There was removal of NH4+ and P by aquatic plants in relation to the control treatment; the NH4+ removal rates of the effluent were differentiated between the species and between the monthly evaluation cycles; the Eichhornia crassipes presented greater efficiency in the removal of P from the effluent during all the monthly evaluation cycles; Salvinia auriculata presented higher levels of NH4+ and P in the tissue (roots, bulbs and leaves).

Remoção de N e P de efluente doméstico por plantas aquáticas flutuantes / Removal of N and P in wastewater floating plants

O objetivo do trabalho foi avaliar a ação de três espécies de plantas aquáticas denominadas de Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes e Salvinia auriculata na remoção das frações de N e P disponíveis do efluente de um sistema de tratamento de esgoto doméstico, do distrito de Montalvão, em Presidente Prudente/SP. Os tratamentos foram caracterizados em: (T1) = efluente sem a presença de plantas; (T2) = efluente com Eichhornia crassipes; (T3) = efluente com Pistia stratiotes; (T4) = efluente com Salvinia auriculata, seguindo o delineamento estatístico inteiramente casualizado, com quatro tratamentos, em parcelas subdivididas, com cinco repetições. Analisaram-se a concentração de NH4+, NO3- e P disponíveis do efluente e seus teores no tecido vegetal (raízes, bulbos e folhas). Houve remoção de NH4+ e de P pelas plantas aquáticas em relação ao tratamento testemunha; as taxas de remoção do NH4+ do efluente foram diferenciadas entre as espécies e entre os ciclos de avaliação mensal; a Eichhornia crassipes apresentou maior eficiência na remoção do P do efluente no decorrer de todos os ciclos de avaliação mensal; a Salvinia auriculata apresentou maior teor de NH4+ e P no tecido (raízes, bulbos e folhas).(AU)

The objective of this work was to evaluate the action of three species of aquatic plants called Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes and Salvinia auriculata in the removal of available N and P fractions from the effluent of a domestic sewage treatment system in the district of Montalvão, in Presidente Prudente/SP. The treatments were characterized in: (T1) = effluent without the presence of plants; (T2) = effluent with Eichhornia crassipes; (T3) = effluent with Pistia stratiotes; (T4) = effluent with Salvinia auriculata, following the completely randomized design, with four treatments, in subdivided plots, with five replications. The available NH4+, NO3- and P concentrations of the effluent and their contents in the plant tissue (roots, bulbs and leaves) were analyzed. There was removal of NH4+ and P by aquatic plants in relation to the control treatment; the NH4+ removal rates of the effluent were differentiated between the species and between the monthly evaluation cycles; the Eichhornia crassipes presented greater efficiency in the removal of P from the effluent during all the monthly evaluation cycles; Salvinia auriculata presented higher levels of NH4+ and P in the tissue (roots, bulbs and leaves).(AU)

Cadmium tolerance of Typha domingensis Pers. (Typhaceae) as related to growth and leaf morphophysiology

Abstract Typha domingensis (cattail) is a native macrophyte known by its capacity to tolerate several heavy metals effects and the potential use for phytoremediation. However, in despite that cadmium (Cd) is one of the most toxic pollutants; its effects in T. domingensis biology remain uninvestigated. Thus, the objective of this study was to study the tolerance of T. domingensis to cadmium contamination by evaluating its growth, Cd uptake, leaf anatomy and gas exchange. The experiment was designed using three cadmium concentrations (0, 10 and 50 µM) and ten replicates for 90 days. The cadmium uptake, growth, gas exchange, chlorophyll content and leaf anatomy were evaluated. Data was submitted to ANOVA and Scott-Knott test for P 0.05. Typha domingensis accumulates Cd proportionally to its concentration on the solution and the content of this metal was higher in roots as compared to shoots. Plants showed no significant modifications on growth parameters such as the biomass production, number of leaves, number of clones and the biomass allocation to organs. The photosynthesis, transpiration and chlorophyll content were not modified by Cd. Most anatomical traits evaluated were not modified by the metal but the stomatal density and the proportion of vascular tissues were reduced under 50 µM of Cd. In despite, the leaf anatomy showed no toxicity evidences for any Cd level. The absence of growth reduction and the stability of anatomical and physiological traits give insight about the Cd tolerance of this species. Therefore, T. domingensis is able to overcome Cd toxicity and shows potential for phytoremediation.

Resumo A espécie Typha domingensis (taboa) é uma macrófita nativa conhecida por sua tolerância a vários metais pesados e potencial uso na fitorremediação. Contudo, apesar de que o Cd é um dos poluentes mais tóxicos; Seus efeitos em T. domingensis ainda não foram investigados. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar a tolerância de T. domingensis ao cádmio, avaliando o crescimento, absorção de Cd, anatomia foliar e trocas gasosas. O experimento foi conduzido utilizando três concentrações de Cd (0, 10 e 50 µM) e dez repetições por 90 dias.. O crescimento, trocas gasosas e o teor de clorofila e anatomia foliar foram avaliados. Os dados foram submetidos à ANOVA e ao teste de Scott-Knott para P 0,05. A absorção de cádmio, crescimento, trocas gasosas, teor de clorofila e anatomia foliar foram analisados. As plantas de T. domingensis podem acumular Cd proporcionalmente à sua concentração na solução e o teor deste metal foi maior nas raízes em comparação com a parte aérea. As plantas não apresentam modificações significativas nos parâmetros de crescimento como produção de biomassa, número de folhas, número de clones produzidos e alocação de biomassa nos órgãos. A fotossíntese, transpiração e conteúdo de clorofila não foram afetados de forma significativa pelo Cd. A maioria das características anatômicas avaliadas não apresentou diferenças, mas houve redução na densidade estomática e na proporção de tecidos vasculares na concentração de 50 µM de Cd. A anatomia foliar não mostrou evidências de toxicidade em nenhum dos níveis de Cd. A ausência de redução de crescimento e estabilidade das características anatômicas e fisiológicas caracteriza alta tolerância da espécie ao Cd. Portanto, T. domingensis é capaz de superar a toxicidade do Cd e demostra potencial para fitorremediação.

Volatilization of ammonia in systems of treatment of swine manure with aquatic macrophytes

Abstract The usage of aquatic plants represents an alternative in the treatment of residues originating from swine. In these systems, one of the N removal methods is the ammonium (NH4 +) uptake and volatilization of ammonia (NH3). In this way, the objective of this work was to evaluate the volatilization rates of NH3 in waste treatment systems swine fluids (SSF) with aquatic macrophytes, as well as the concentration of NH 4+ present in the swine fluids. The experiment was carried out at Campus II/UNOESTE. The treatment systems were composed of 16 boxes of PVC and characterized as: T1 = Control sample 50% of SSF/50% of water; T2 = 50% SSF/50% water + Eichhornia crassipes (Mart.) Solms; T3 = 50% SSF/50% water + Pistia stratiotes L.; T4 = 50% SSF/50% water + Salvinia auriculata Aubl. The design was randomized blocks, with 4 treatments and 4 replicates. The hydrogen potential (pH) and the NH4 + content of the effluent were analyzed weekly, and the volatilization of NH 3 by means of collectors installed in each treatment unit. The presence of aquatic macrophytes promoted the reduction of NH4+ concentration and of the pH values of swine fluids, and this resulted in the reduction of NH3 volatilization rates to the environment, with emphasis on the system with Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, which presented the lowest rate of volatilization.

Resumo A utilização de plantas aquáticas representa uma alternativa no tratamento de resíduos oriundos da suinocultura. Nestes sistemas, uma das formas de remoção de nitrogênio (N) é a absorção de amônio (NH4+) pelas plantas, entretanto, também ocorre a volatilização de amônia (NH3). Dessa forma, o objetivo do trabalho foi avaliar as taxas de volatilização de NH3 em sistemas de tratamentos de dejetos líquidos de suínos (DLS) com macrófitas aquáticas, bem como a concentração de NH4+ presente nos dejetos. O experimento foi realizado em área de ambiente aberto no Campus II/UNOESTE. Os sistemas de tratamento foram constituídos de 16 caixas de PVC e caracterizados como: T1 = Testemunha 50% de DLS/50% de água; T2 = 50% de DLS/50% de água + Eichhornia crassipes (Mart.) Solms; T3 = 50% de DLS/50% de água + Pistia stratiotes L.; T4 = 50% de DLS/50% de água + Salvinia auriculata Aubl. O delineamento adotado foi em blocos casualizados, com 4 tratamentos e 4 repetições. Foram analisados o potencial hidrogeniônico (pH) e o teor de NH4 + do efluente semanalmente, e a volatilização de NH3 por meio de coletores instalados em cada unidade de tratamento. A presença das macrófitas aquáticas proporcionou a redução da concentração de NH4+ e dos valores de pH dos dejetos líquidos de suínos, e isto resultou na redução das taxas de volatilização de NH 3 ao meio ambiente, com destaque ao sistema com Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, que apresentou a menor taxa de volatilização.

Cadmium tolerance of Typha domingensis Pers. (Typhaceae) as related to growth and leaf morphophysiology

Abstract Typha domingensis (cattail) is a native macrophyte known by its capacity to tolerate several heavy metals effects and the potential use for phytoremediation. However, in despite that cadmium (Cd) is one of the most toxic pollutants; its effects in T. domingensis biology remain uninvestigated. Thus, the objective of this study was to study the tolerance of T. domingensis to cadmium contamination by evaluating its growth, Cd uptake, leaf anatomy and gas exchange. The experiment was designed using three cadmium concentrations (0, 10 and 50 µM) and ten replicates for 90 days. The cadmium uptake, growth, gas exchange, chlorophyll content and leaf anatomy were evaluated. Data was submitted to ANOVA and Scott-Knott test for P 0.05. Typha domingensis accumulates Cd proportionally to its concentration on the solution and the content of this metal was higher in roots as compared to shoots. Plants showed no significant modifications on growth parameters such as the biomass production, number of leaves, number of clones and the biomass allocation to organs. The photosynthesis, transpiration and chlorophyll content were not modified by Cd. Most anatomical traits evaluated were not modified by the metal but the stomatal density and the proportion of vascular tissues were reduced under 50 µM of Cd. In despite, the leaf anatomy showed no toxicity evidences for any Cd level. The absence of growth reduction and the stability of anatomical and physiological traits give insight about the Cd tolerance of this species. Therefore, T. domingensis is able to overcome Cd toxicity and shows potential for phytoremediation.

Resumo A espécie Typha domingensis (taboa) é uma macrófita nativa conhecida por sua tolerância a vários metais pesados e potencial uso na fitorremediação. Contudo, apesar de que o Cd é um dos poluentes mais tóxicos; Seus efeitos em T. domingensis ainda não foram investigados. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar a tolerância de T. domingensis ao cádmio, avaliando o crescimento, absorção de Cd, anatomia foliar e trocas gasosas. O experimento foi conduzido utilizando três concentrações de Cd (0, 10 e 50 µM) e dez repetições por 90 dias.. O crescimento, trocas gasosas e o teor de clorofila e anatomia foliar foram avaliados. Os dados foram submetidos à ANOVA e ao teste de Scott-Knott para P 0,05. A absorção de cádmio, crescimento, trocas gasosas, teor de clorofila e anatomia foliar foram analisados. As plantas de T. domingensis podem acumular Cd proporcionalmente à sua concentração na solução e o teor deste metal foi maior nas raízes em comparação com a parte aérea. As plantas não apresentam modificações significativas nos parâmetros de crescimento como produção de biomassa, número de folhas, número de clones produzidos e alocação de biomassa nos órgãos. A fotossíntese, transpiração e conteúdo de clorofila não foram afetados de forma significativa pelo Cd. A maioria das características anatômicas avaliadas não apresentou diferenças, mas houve redução na densidade estomática e na proporção de tecidos vasculares na concentração de 50 µM de Cd. A anatomia foliar não mostrou evidências de toxicidade em nenhum dos níveis de Cd. A ausência de redução de crescimento e estabilidade das características anatômicas e fisiológicas caracteriza alta tolerância da espécie ao Cd. Portanto, T. domingensis é capaz de superar a toxicidade do Cd e demostra potencial para fitorremediação.

Assessment of phytoremediation potencial of Allium cepa L. in raw sewage treatment

Abstract Whereas the effects of the substances found in domestic sewage on live organisms is important to evaluate the use of plants to remove pollutants from the environment. The objective of this study was to assess the phytoremediation activity of Allium cepa L. (onion) roots exposed to raw sewage, as well as the acute toxic activity of this effluent for the bioindicators A. cepa, through a cytotoxicity test, and Artemia salina L., through a mortality/immobility test. The physicochemical assessments of the sewage were conducted in two scenarios: immediately after collection and after being in contact with onion roots (phytoremediation) for 24 hours. The physicochemical data indicate there was a reduction in nitrogen and phosphorus levels and in biochemical oxygen demand in sewage treated. The results from the cytotoxicity test with A. cepa indicated a reduction in the mitotic cell divisions of the onions treated with the raw sewage. The mortality/immobility test with A. salina indicated that the concentrations with 50 and 100% of raw sewage induced the mortality of the nauplii. Thus, the data suggest new studies that seek greater efficiency, efficacy and viability of onion phytoremediation.

Resumo Considerando os efeitos das substâncias encontradas no esgoto doméstico em organismos vivos, é importante avaliar o uso de plantas para remover poluentes do meio ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade de fitorremediação de raízes de Allium cepa L. (cebola) expostas ao esgoto bruto, bem como a atividade tóxica aguda desse efluente para os bioindicadores A. cepa, através de um teste de citotoxicidade, e Artemia salina L., através de um teste de mortalidade/imobilidade. As avaliações físico-químicas do esgoto foram realizadas em dois cenários: imediatamente após a coleta e após contato com raízes de cebola (fitorremediação) por 24 horas. Os dados físico-químicos indicam que houve redução nos níveis de nitrogênio e fósforo e na demanda bioquímica de oxigênio no esgoto tratado. Os resultados do teste de citotoxicidade com A. cepa indicaram uma redução nas divisões celulares mitóticas das cebolas tratadas com o esgoto bruto. O teste de mortalidade/imobilidade com A. salina indicou que as concentrações com 50 e 100% de esgoto bruto induziram a mortalidade dos náuplios. Assim, os dados sugerem novos estudos que busquem maior eficiência, eficácia e viabilidade de fitorremediação das cebolas.