Pharmaceutical compound removal efficiency by a small constructed wetland located in south Brazil.

The fate of pharmaceuticals during the treatment of effluents is of major concern since they are not completely degraded and because of their persistence and mobility in environment. Indeed, even at low concentrations, they represent a risk to aquatic life and human health. In this work, fourteen pharmaceuticals were monitored in a constructed wetland wastewater treatment plants (WWTP) assessed in both influent and effluent samples. The basic water quality parameters were evaluated, and the removal efficiency of pharmaceutical, potential for bioaccumulation, and the impact of WWTP were assessed using Polar Organic Chemical Integrative Sampler (POCIS) and biofilms. The pharmaceutical compounds were quantified by High Performance Liquid chromatography coupled to mass spectrometry. The sampling campaign was carried out during winter (July/2018) and summer (January/2019). The WWTP performed well regarding the removal of TSS, COD, and BOD5 and succeeded to eliminate a significant part of the organic and inorganic pollution present in domestic wastewater but has low efficiency regarding the removal of pharmaceutical compounds. Biofilms were shown to interact with pharmaceuticals and were reported to play a role in their capture from water. The antibiotics were reported to display a high risk for aquatic organisms.

Transferência de nitrogênio e fósforo para águas superficiais em uma bacia hidrográfica com agricultura e produção pecuária intensiva no Sul do Brasil / Transfer of nitrogen and phosphorus to surface water in a watershed with agriculture and intensive livestock production in Southern Brazil

Neste trabalho, foram avaliadas as concentrações de fósforo (P) solúvel e nitrato nas águas dos canais de drenagem de uma bacia hidrográfica, com agricultura e produção pecuária intensiva do Sul do Brasil, a fim de avaliar os impactos das atividades agropecuárias no ecossistema aquático. Amostras de água foram coletadas em 11 pontos nos canais de drenagem em três períodos distintos. Coletas diárias, por um período de 30 dias, foram efetuadas no médio curso e no exutório da bacia hidrográfica. As concentrações de nitrato e P solúvel foram maiores nas áreas mais antropizadas e com granjas de suínos próximas a cursos d'água. Nas coletas diárias, observou-se que as concentrações de P mudaram consideravelmente nos dias de chuva, mas a concentração de nitrato manteve certa regularidade durante os períodos com e sem chuva. As altas concentrações de P solúvel e nitrato encontradas foram atribuídas ao manejo inadequado das atividades agropecuárias desenvolvidas na bacia hidrográfica.

In order to evaluate the impact of agricultural activities on aquatic ecosystem, the concentration of nitrate and soluble phosphorus (P) in the stream water were assessed in a rural watershed under intensive agriculture and livestock production in southern Brazil. Water samples were collected at 11 points along the drainage system in three different periods. Additionally, daily collections were made during 30 days in the middle and at the outlet of the watershed. Nitrate and soluble P concentrations were higher in the points closer to the more anthropized areas and pig farms. The soluble P concentration changed substantially according to the rainfall events, while nitrate concentration show little change with rainfall regime. The high nitrate and soluble P concentrations were attributed to poor management of the intensive livestock activities undertaken in the watershed.

Formas de perdas de cobre e fósforo em água de escoamento superficial e percolação em solo sob aplicações sucessivas de dejeto líquido de suínos / Forms of losses of copper and phosphorus in water of runoff and percolation in soil with successive pig slurry application

As aplicações sucessivas de dejeto líquido de suínos podem aumentar os teores de cobre e fósforo na camada superficial do solo, aumentando as perdas de suas formas por escoamento superficial e percolação. O trabalho teve por objetivo avaliar as perdas e as formas de cobre e de fósforo na solução escoada, na superfície e percolada em solo submetido a aplicações sucessivas de dejeto líquido de suínos, em sistema plantio direto. O experimento utilizado neste estudo foi instalado no ano de 2000, sobre um solo Argissolo Vermelho distrófico arênico. Os tratamentos foram aplicações sucessivas de 0, 40 e 80m³ ha-1 de dejeto líquido de suínos a lanço e na superfície do solo, em sistema plantio direto. Para este trabalho, foram coletadas soluções escoadas e percoladas, durante o ciclo da aveia preta (Avena strigosa), no inverno de 2006, quando o solo apresentava um histórico de 16 aplicações de dejeto. Nas soluções, foi quantificado o sedimento e determinados os teores de Cu, P, cátions e ânions, pH, carbono orgânico dissolvido (COD) e condutividade elétrica (CE). Usando o programa Visual MINTEQ, versão 2.15, se realizou a especiação iônica de Cu e P nas soluções. As maiores perdas de cobre e fósforo do solo ocorrem por escoamento superficial, em áreas submetidas a aplicações sucessivas de dejeto líquido de suínos em sistema plantio direto. O potencial contaminante desses elementos ficou evidenciado pela presença do cobre na forma predominante orgânica (CuCOD) e do fósforo nas formas livres (HPO4(2-) e H2PO4-), na solução escoada.

Successive pig slurry application can increase the copper and phosphorus levels in the soil and the losses of these elements by surface runoff and percolation. The objective of this study is to evaluate the losses and the forms of both copper and phosphorus in the surface runoff and also in/on the percolation solution, on soils with successive pig slurry application under no tillage system. The experiment was installed in 2000, at Typic Hapludalf soil. The treatments consisted of successive applications of 0, 40 and 80m³ ha-1 of pig slurry applied on soil surface in no tillage system. Samples of surface runoff and percolated solutions were collected during the life cycle of oat (Avena strigosa) in the 2006 winter, when the soil had a history of 16 pig slurry applications. The following parameters have been evaluated: Cu, P, cation, anion and pH, dissolved organic carbon and electric conductivity. The Visual MINTEQ program version 2.15 was utilized to estimate the copper and phosphorus ionic speciation. The surface runoff is the most important form of copper and phosphorus loss of the soil. In addition, copper was found in the organic form (CuCOD) and phosphorus in the free forms (HPO4(2-) e H2PO4-) in the surface runoff solution. Thus, these elements could be an important source of water contamination in places where pig farming is widespread.

Caracterização das exigências nutricionais de mudas de Pfaffia glomerata em Argissolo Vermelho distrófico arênico pela técnica do nutriente faltante / Characterization of the nutritional demands of young plants of Pfaffia glomerata in a Paleudalf soil by means of the missing nutrient technique

Este trabalho teve por objetivo caracterizar as exigências nutricionais de mudas de ginseng brasileiro (Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen) em Argissolo Vermelho distrófico arênico pela técnica do nutriente faltante. Plantas de P. glomerata produzidas in vitro e aclimatizadas ex vitro foram usadas como material inicial para o experimento em casa de vegetação. Aos 10 dias após o transplante para o solo, através de soluções nutritivas, foram realizadas as adubações correspondentes a nove tratamentos: controle (sem adubação), adubação completa (com macro e micronutrientes) e as omissões individuais de N, P, K, Ca, Mg, S e dos micronutrientes (Zn, B, Cu, Fe, Mn e Mo). Aos 60 dias de cultivo, avaliaram-se os parâmetros de crescimento das plantas. O número de folhas por planta foi o parâmetro de crescimento mais afetado pela ausência dos nutrientes N, K, S e P na adubação. O efeito da omissão dos nutrientes na adubação foi diferenciado quanto à partição de biomassa entre os órgãos da planta. A biomassa acumulada pela parte aérea obedeceu à seguinte ordem decrescente, em relação à omissão do nutriente: Mg aproxidamente micronutrientes > Ca aproximadamente adubação completa > P > S > K > N < aproximadamente controle. Já a biomassa radicular obedeceu à seguinte ordem decrescente: Mg aproximadamente adubação completa aproximadamente ≥P ≥ micronutrientes ≥ S ≥ controle. Plantas jovens de P. glomerata cultivadas em Argissolo Vermelho distrófico arênico apresentaram grande redução no crescimento pela ausência de N, K, S e P na adubação. As omissões de Mg e dos micronutrientes na adubação não foram limitantes para o crescimento das plantas jovens.

This study aimed to characterize the nutritional demands of the young plants of Brazilian ginseng (Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen) in a Paleudalf soil by means of the missing nutrient technique. Plantlets of P. glomerata produced in vitro and acclimatized ex vitro were used as start matter for the glasshouse experiment. Ten days after plant transfer to soil, fertilizations (by means of nutritive solutions) were done corresponding to nine treatments: control (without fertilization), complete fertilization (with macro and micronutrients), and with the omissions of N, P, K, Ca, Mg, S and micronutrients (Zn, B, Cu, Fe, Mn and Mo). At 60 days of cultivation, several growth parameters were evaluated. The number of leaves per plant was the growth parameter most affected by omission of N, K, S and P in the fertilization. The effect of nutrient omission in the fertilization on biomass partitioning between plant organs were differentiated. Accumulated shoot biomass obeied the following decreasing order, in relation with the nutrient omission: Mg approximatelly micronutrients > Ca approximatelly > P > S > K > N approximatelly control. While the root biomass obeied the following decreasing order: Mg approximatelly complete fertilization ≥ P ≥ micronutrients ≥ S ≥ Ca > N > K < approximatelly control. Young plants of P. glomerata grow in a Paleudalf soil showed greater reduction in growth by omission of N, K, S and P in the fertilization. The omission of Mg and micronutrients in the fertilization were not limiting to the growth of young plants.

Fatores que afetam a disponibilidade do fósforo e o manejo da adubação fosfatada em solos sob sistema plantio direto / Factors affecting the phosphorus availability and the fertilization management in no-tillage system

A compreensão dos fenômenos básicos da dinâmica do fósforo no solo é importante para a tomada de decisão sobre a necessidade de adição e para a definição das doses e dos modos de aplicação de fertilizantes fosfatados. As formas e o grau de labilidade do fósforo variam com as características e propriedades do solo. Em solos jovens, os fosfatos de cálcio são os principais fornecedores de fósforo aos organismos vivos. Por outro lado, em solos altamente intemperizados, a biociclagem dos fosfatos orgânicos assume grande importância na manutenção da biodisponibilidade, embora não seja suficiente para a obtenção da máxima produtividade econômica das culturas comerciais. Nos solos tropicais e subtropicais cultivados, o controle dos teores de fósforo em solução é feito predominantemente pelo fosfato adsorvido aos grupos funcionais dos colóides inorgânicos. O diagnóstico da disponibilidade de fósforo é feito pela análise de solos por diferentes metodologias, cada uma com suas vantagens e limitações. A tomada de decisão em adicionar ou não fosfatos ao solo e a definição da dose a ser aplicada dependem muito mais da calibração, baseada na relação entre os teores de fósforo extraídos e a produtividade das plantas, do que do método de extração. A elevação dos níveis de disponibilidade de fósforo até a faixa ótima pode ser feita de forma corretiva ou gradativa. A adubação corretiva com incorporação em todo o volume de solo é mais eficiente e, talvez, a única alternativa para a correção da carência de fósforo do solo das camadas subsuperficias. A aplicação superficial de fertilizantes fosfatados no sistema plantio direto parece não ser uma boa alternativa econômica e pode se tornar um problema ambiental. Desse modo, devem-se intensificar as pesquisas enfocando, entre outras: (a) as frações de fósforo no solo e a produtividade das culturas; (b) as formas de aplicação dos fertilizantes fosfatados no solo sob sistema plantio direto; (c) as relações entre...

The basic phenomena of phosphorus dynamics in soil is important to define the rate and application manners of phosphates fertilizers. The forms and availability of phosphorus vary with the soil characteristics and properties. In young soils, the calcium phosphates are the main source to organisms. On the other hand, in highly weathered soils the organic phosphorus cycling assumes great importance in the maintenance of the biological bioavailability, although it is insufficient to economical crop productivity. In tropical and subtropical cultivated soils, the soil phosphorus in solution is controlled by phosphorus adsorbed at functional groups of inorganic colloids. The phosphorus diagnosis is made by soils analysis at different methodologies, each one with their advantages and limitations. The decision on adding phosphate and to the rate define is more dependent on the calibration between the value extracted with the crop yield than the extraction method. The elevation of phosphorus availability can be made in corrective or gradual addition. The corrective fertilization is more efficient, and maybe the only alternative, for phosphorus deficiency correction in deeper soil layers. The correction of phosphorus deficiency in deeper layers after the no-tillage system adoption is difficult. The superficial phosphate application in no-tillage seems not to be a good economical alternative and can become an environmental problem. The research must be intensified focusing among others: (a) phosphorus fractions in soil and crop yield; (b) phosphates fertilizers application in no-tillage system; (c) relation of phosphorus availability with exchangeable aluminum and compacted soil layers in soil deep; (d) monitoring of transferred phosphate from soil to aquatic systems.