Introdução
A poluição ambiental é um problema emergente simultâneo à medida que a civilização moderna se desenvolve rapidamente. O problema está piorando a cada dia.
Também houve um aumento na concentração de poluentes e toxinas não biodegradáveis. A ameaça representada pela contaminação de hidrocarbonetos resultantes das atividades das refinarias de petróleo, liberações acidentais de produtos petrolíferos, e os fenômenos naturais são alarmantes.
A fim de mitigar o risco de perigos de poluição, estratégias eficazes de gestão foram empreendidas. Contudo, essas estratégias não são ecológicas, são caros, e são menos eficazes.
Por outro lado, ao utilizar diferentes microorganismos para limpar contaminantes do meio ambiente e da água, a biorremediação é considerada uma das mais promissoras, popular, eficaz, e estratégias sustentáveis no campo hoje.
Em biorremediação, micróbios específicos alimentam e digerem os poluentes químicos tóxicos. Está provando ser uma das ferramentas de maior sucesso e ecologicamente corretas para a limpeza de locais inacessíveis ao homem.
Uma parte integrante da biorremediação é a biotecnologia, que fornece mecanismos naturais para descontaminar o meio ambiente, solo, e água. Quando os contaminantes são resíduos industriais, mecanismos de biotecnologia são aplicados à biorremediação. Os cientistas estão se esforçando mais para aumentar a capacidade dos micróbios de metabolizar toxinas.
O termo “metal pesado” é aplicado a 53 dos 90 elementos que ocorrem naturalmente. Destes, existem quatro micronutrientes essenciais para o crescimento das plantas:Cobre (Cu), Manganês (Mn), Ferro (Fe), e zinco (Zn).
Metais pesados essenciais (Ni, Pb, Fe, Mn, Cu e Zn) são os micronutrientes essenciais para importantes atividades bioquímicas e fisiológicas de crescimento das plantas, Kawan Kumar, 1995
Contudo, se suas concentrações forem maiores do que as necessárias para o crescimento normal, eles serão tóxicos. Adicionalmente, metais como mercúrio (Hg), Cádmio (Cd), e o chumbo (Pb) são tóxicos mesmo em concentrações muito baixas.
Metais pesados não essenciais (Cd, Hg, Pb, Cr e as) não têm função biológica ou fisiológica conhecida e são, portanto, considerados não significativos para o crescimento e desenvolvimento da planta, Kawan Kumar, 1995
Os metais pesados em ambas as categorias são tóxicos para as plantas, humanos, e animais em concentrações excessivas. Portanto, concentrações mais altas de metais pesados essenciais e não essenciais no sistema biológico podem impactar negativamente o crescimento e o desenvolvimento, bem como causar efeitos adversos à saúde.
Esses metais podem existir como entidades individuais ou em amálgama com diferentes constituintes do solo que podem compreender íons metálicos solúveis na solução ou íons trocáveis que são absorvidos na superfície de compostos metálicos orgânicos ou inorgânicos, como fosfatos e carbonatos. MRidul Ghosh, 2005
Existem diferentes efeitos associados à toxicidade de metais pesados, tal como Selênio toxicidade (9 mg / dia), o que pode resultar em unhas deformadas em humanos e doenças alcalinas em animais.
Os efeitos tóxicos de Cádmio (200 microgramas / kg-1 de peso fresco) atrapalham as funções normais do Zinco e do Cálcio. A toxicidade do cádmio é a causa de “ itai-itai “, uma doença desordem multissistêmica, que causa osteoporose severa e fragilidade óssea.
O " Minamata ”Doença (Japão 1953-60) também pode ser causada por mercúrio toxicidade (> 0,1 microgramas / kg de peso corporal). Muitas pessoas morreram por causa de peixes contaminados com mercúrio.
Anormalidades teciduais foram observadas no sistema nervoso central, feto e glóbulos vermelhos, pois são mais suscetíveis à contaminação por metilmercúrio (27-102 ppm).
Uma dose tóxica de arsênico (3mg / dia) pode causar câncer de pele, hiperceratose, hiperpigmentação, pé preto, e câncer de órgão interno.
Os radicais livres são produzidos por metais de transição redox-ativos (por exemplo, Fe2 + e Cu2 +). Essencialmente, eles substituem outros metais essenciais em enzimas e pigmentos.
Alguns íons de metal (Hg2 +, Cu2 +) pode interferir na estrutura e função da proteína reagindo com grupos tiol.
Existem alguns metais que existem como isótopos radioativos (238U, 137Cs, etc.) que representam riscos para a saúde.
As concentrações de metais pesados nos solos e seus limites regulamentares padrão são mostrados na tabela abaixo:
| Elementos | Concentração (mg / kg) | Limite regulatório padrão (mg / kg) |
| Arsênico | 0,1-102 | 20 |
| Cádmio | 0,1-345 | 100 |
| Cromo | 0,005-3950 | 100 |
| Cobre | 0,03-1550 | 600 |
| Liderar | 1-6900 | 600 |
| Mercúrio | 0,001-1800 | 270 |
| Zinco | 0,15-5000 | 1500 |
| Salt et al., 1998 | | |
Quanto à remediação de metais pesados, as abordagens mais comuns e convencionais são aterros sanitários, tratamento termal, escavação e sepultamento, troca iônica, terra agrícola, extração química, lavagem do solo, e extração e tratamento de águas subterrâneas.
As soluções tradicionais são indesejáveis porque envolvem altos custos, são intrusivos por natureza, nem sempre pode ser implementado, pode destruir a estrutura do solo e CEC, desestabilizar ecossistemas, são esteticamente desagradáveis, e produzir resultados medíocres.
O conceito de utilizar a natureza para limpar a natureza é baseado em uma abordagem ecologicamente correta, custo-beneficio, tecnologia movida a energia solar que é esteticamente agradável e econômica.
O que é fitorremediação?
Um método para remover, degradante, ou contendo poluição química do solo, sedimentos, lençóis freáticos, água da superfície, e até mesmo o ar usando plantas e seus microorganismos associados.
Descontaminar solo poluído e água naturalmente por meio de -
Uso de plantas verdes para remover poluentes do meio ambiente ou torná-los inofensivos Salt et al., 1998
o que é usado na fitorremediação?
Além disso, microrganismos do solo em conjunto com plantas também são usados para a remediação de contaminantes orgânicos e inorgânicos.
A fitorremediação tem os seguintes objetivos:
- Com o objetivo de reduzir os níveis de contaminação de diversos poluentes no solo e na água.
- Para acumular contaminantes nas plantas colhidas que podem ser removidos e para melhorar ou manter as condições físicas do local.
- Melhoramento químico e biológico do solo.
No caso de poluentes orgânicos, a fitorremediação usa mecanismos como a fitoestabilização, fitovolatilização, rizodegradação, e rizofiltração.
Para poluentes inorgânicos, os mecanismos de fitorremediação são a fitovolatilização, fitoestabilização, rizofiltração, e fitoacumulação.
A seguir estão alguns tipos de fitorremediação:
1 Fitoestabilização
As raízes das plantas têm potencial para se estabilizar, imobilizar, e se ligam às partículas tóxicas do solo, reduzindo assim a sua biodisponibilidade.
As espécies de plantas podem imobilizar contaminantes nas águas subterrâneas e no solo, absorvendo e acumulando poluentes, ou precipitando resíduos de metal dentro da zona da raiz.
Idealmente, este processo é usado para remover metais tóxicos do solo, sedimentos, e lama.
2 Fitoextração
Através do processo de fitoextração, certas espécies de plantas são capazes de acumular altas concentrações de poluentes metálicos, junto com os nutrientes excedentes nos brotos e raízes colhidas, do substrato ou do solo contaminado.
Este processo é ideal para metais, não metais, radionuclídeos, metalóides, poluentes orgânicos nos solos, sedimentos, e meio de lama Raman Hinchman, 1995
3 Fitovolatilização
A capacidade das plantas de absorver e, subsequentemente, volatilizar partículas poluentes na atmosfera. Partículas de metal no solo, lençóis freáticos, sedimentos, e o lodo pode ser removido usando este processo.
4 Fitotransformação
Envolve a absorção metabólica de poluentes junto com nutrientes pela planta e a subsequente quebra de contaminantes, seja internamente pelo metabolismo da planta ou externamente pelos efeitos induzidos pela planta Raman Hinchman, 1995
Em solos, lençóis freáticos, sedimentos e lama, este processo pode ser utilizado para reduzir moléculas orgânicas complexas, dividindo-os em moléculas contaminantes mais simples.
5 Rhizofilteration
A rizofiltração é o processo de absorção de substâncias tóxicas, junto com o excesso de nutrientes, do meio de crescimento ou local contaminado pelas raízes das plantas.
Partículas poluentes são depositadas nas raízes da planta ou são absorvidas na zona da raiz por precipitação ou adsorção.
O processo é ideal para remover o excesso de nutrientes, metais, e poluentes radionuclídeos das águas superficiais, lençóis freáticos, e águas residuais.
6. Rizodegradação:
A rizodegradação é o processo pelo qual as partículas contaminantes do solo são decompostas pela ação de micróbios e também pela absorção adicional de poluentes pelas raízes da planta.
Ele utiliza microrganismos para consumir e metabolizar substâncias orgânicas e fornecer nutrição e energia.
As substâncias naturais liberadas pelas raízes das plantas, como ácidos, açúcares e álcoois contêm uma porção de carbono orgânico que serve como fonte de energia para microorganismos residentes no solo e criam uma massa espessa de raízes que consome grandes quantidades de água Irena Shtangeeva, 2004
A utilização de plantas para a remediação de um local contaminado envolve vários mecanismos.
Os sistemas radiculares desempenham um papel fundamental na prevenção da toxicidade induzida por contaminantes. Os poluentes são absorvidos pelas plantas através do sistema radicular.
A fim de permitir a absorção e o acúmulo de água e nutrientes, uma área de superfície suficiente é fornecida pela rizosfera.
De forma similar, os pesquisadores estão examinando se as árvores podem ser usadas para remover com eficácia os poluentes das camadas mais profundas do solo, que são mais fáceis de penetrar pelas raízes mais profundas das árvores em comparação com as pequenas plantas.
Ao liberar compostos inorgânicos e orgânicos (exsudatos) na rizosfera, as raízes das plantas também modificam a interface solo-raiz.
Como resultado de exsudatos radiculares, microorganismos se multiplicam, as partículas do solo se tornam mais estáveis, e os contaminantes tornam-se mais facilmente biodisponíveis.
Os exsudatos vegetais afetam a mobilidade e a biodisponibilidade de poluentes na rizosfera, modificando as características do solo, mudando a composição química, liberando compostos orgânicos e aumentando a atividade microbiana assistida por plantas.
Mais adiante no artigo, vantagens e desvantagens da fitorremediação são discutidas.
O uso de plantas oferece inúmeras vantagens sobre os métodos convencionais de remediação
- No solo e na água, esta tecnologia é eficaz, eficiente, e meios ecológicos de degradação, diminuindo, ou contaminantes desintoxicantes.
- Devido aos seus baixos custos de manutenção e colheita, é um método barato.
- É uma tecnologia neutra em carbono, uma vez que não resulta em quaisquer emissões adicionais de dióxido de carbono além dos intervalos originalmente incorporados na combustão de biomassa vegetal
- A aceitação social é alta e é esteticamente agradável.
- Além de resolver o problema de remoção de substâncias tóxicas do meio ambiente, esta técnica também pode ser usada para recuperar metais comercialmente importantes do solo.
- A biomassa vegetal também pode ser usada para gerar energia, tornando-se uma tecnologia lucrativa.
- Uma técnica como esta pode ser usada para remediar metais, solventes, pesticidas, óleo cru, hidrocarbonetos poli aromáticos, Lixiviação de aterro, e explosivos.
- Uma vez que altos níveis de poluição de toxicidade são induzidos nas células vegetais, dificultando o crescimento da planta, esta técnica pode ser melhor utilizada em locais com níveis baixos ou moderados de contaminação.
- O processo é extremamente demorado.
- As espécies de plantas hiperacumuladoras têm capacidade limitada de absorver contaminantes do solo devido à sua baixa biomassa e baixa taxa de crescimento.
- Um processo mal administrado pode preparar o terreno para a entrada de compostos tóxicos na cadeia alimentar.
- Os íons metálicos fortemente ligados têm uma biodisponibilidade limitada, limitando sua remoção.
