Investigating lead and zinc uptake and accumulation by Stipa hohenackeriana trin and rupr. in field and pot experiments / Investigação sobre a captação e acúmulo de chumbo e zinco por Stipa hohenackeriana trin. & rupr. em experimentos de campo e em vaso

ABSTRACT

This study was conducted to evaluate Pb and Zn uptake, mobility, and accumulation in Stipa hohenackeriana using field soil in pot and field experiments. Moreover, the effects of Municipal Solid Waste Compost (MSWC) (0, 1, and 2%) and Nano-Silica (NS) (0, 250, and 500 mg/kg) on Stipa biomass, Pb and Zn availability in the soil, and Pb and Zn uptake and accumulation were studied using pot experiments. Samples of soil, root, and shoots of Stipa were collected from field and greenhouse and after drying, extraction of Pb and Zn was done by acid digestion. Bio- Concentration Factor (BCF) and Translocation Factor (TF) were calculated to determine Pb and Zn phytoremediation efficiency. The amount of Zn and Pb remediation by Stipa from soil was determined by remediation factor (RF). The results of field experiments showed the Pb and Zn level decreased in the order of soil >shoot>root. Results of the pot experiments also showed that plants grown in NS500-amended pots had 33% and 32% higher Pb in roots and shoots compared to control pots, respectively. In comparison, roots Pb concentration in pots amended with MSWC1% and MSWC2% decreased 22.4% and 1.7%, respectively. Roots and shoots Zn concentration in NS500-amended pots was 5.6% and 6.5% higher, respectively. However, root Zn concentration in treatments of MSWC1% and MSWC2% decreased 52.3% and 39.4%, respectively. Shoots Zn concentration decreased 52.5% and 40.0%, respectively. Although MSWC decreased the uptake and accumulation of Pb and Zn in Stipa roots and shoots, it improved the plant growth and consequently increased RF and soil remediation compared to the NS. Thus, it seems that applying MSWC and NS simultaneously can be a suitable strategy for the purpose of improving phytoremediation capability of Stipa in the Pb and Zn contaminated soils. In general, Stipa can be a suitable candidate for the accumulation of heavy metals, especially for Pb and Zn contaminated soils.

RESUMO

Este estudo foi conduzido para avaliar a absorção, mobilidade e acumulação de Pb e Zn em Stipa hohenackeriana em experiências usando solo de campo em vaso e em campo. Além disso, os efeitos do Composto Municipal de Resíduos Sólidos (MSWC) (0, 1 e 2%) e de nanopartículas de sílica (NS) (0, 250 e 500 mg/kg) na biomassa de Stipa, na disponibilidade de Pb e Zn no solo, e na absorção e acúmulo de Pb e Zn foram estudados usando experiências em vaso. Amostras de solo, raiz e brotos de Stipa foram coletadas do campo e da estufa e, após a secagem, a extração de Pb e Zn foi feita por digestão ácida. O Fator de Bioconcentração (BCF) e o Fator de Translocação (TF) foram calculados para determinar a eficiência de fitorremediação de Pb e Zn. A quantidade de remediação de Zn e Pb pela Stipa a partir do solo foi determinada pelo Fator de Remediação (RF). Os resultados das experiências de campo mostraram que o nível de Pb e Zn diminuiu na seguinte ordem solo > broto > raiz. Os resultados das experiências em vaso também mostraram que as plantas cultivadas em vasos corrigidos com NS500 apresentaram teores de Pb 33% e 32% maiores em raízes e brotos em comparação com vasos de controle, respectivamente. Em comparação, a concentração de Pb em raízes em vasos corrigidos com MSWC1% e MSWC2% diminuiu 22,4% e 1,7%, respectivamente. A concentração de Zn em raízes e brotos em vasos corrigidos com NS500 foi de 5,6% e 6,5% maior, respectivamente. No entanto, a concentração de Zn da raiz nos tratamentos de MSWC1% e MSWC2% diminuiu 52,3% e 39,4%, respectivamente. A concentração de Zn nos brotos diminuiu 52,5% e 40,0%, respectivamente. Embora o MSWC tenha diminuído a absorção e acumulação de Pb e Zn nas raízes e brotos de Stipa, melhorou o crescimento da planta e consequentemente aumentou o RF e a remediação do solo em relação ao NS. Assim, parece que aplicar MSWC e NS simultaneamente pode ser uma estratégia adequada com o objetivo de melhorar a capacidade de fitorremediação de Stipa nos solos contaminados com Pb e Zn. Em geral, a Stipa pode ser um candidato adequado para a acumulação de metais pesados, especialmente para solos contaminados com Pb e Zn.