Evaluation of the behavior of essential and non essential trace elements in contaminated soil under plants cultivation

A contaminação do solo é crescente no mundo. Há grandes extensões de áreas contaminadas com elementos traço, compostos orgânicos, organometálicos e elementos radioativos, que ocorrem em concentrações que podem representar perigo ambiental. O comportamento dos elementos traço em solos e sua fitodisponibilidade com conseqüente passagem para a cadeia alimentar tem sido extensivo objeto de estudos mundialmente. Com o objetivo de avaliar o comportamento dos elementos traço, essenciais e não essenciais, num solo contaminado avaliou-se a absorção pelas plantas, a fitodisponibilidade por extratores e a fração do solo na qual os elementos encontram-se ligados em maior quantidade. O presente trabalho constou de dois experimentos, ambos realizados em casa de vegetação do Departamento de Ciência do Solo da ESALQ/USP com delineamento inteiramente casualizados, nos quais se utilizaram amostras de solo contaminado acidentalmente com elementos traço e espécies de plantas de interesse econômico. Os experimentos foram conduzidos de Novembro de 2004 a Abril de 2005, utilizando 7 níveis de contaminação por elementos traço e duas culturas, arroz e soja. Foi realizada adubação NPK de modo a atender as necessidades básicas de cada cultura. As plantas foram conduzidas até maturação. As variáveis avaliadas foram: desenvolvimento e produção vegetal; quantidade absorvida e acumulada de Cd, Cu, Fe, Mn, Pb e Zn; teores totais (água régia) e teores disponível dos elementos traço pelo uso das soluções Mehlich-1, HCl 0,1 mol L-1, DTPA e Ácidos Orgânicos no solo e a disponibilidade desses elementos através da correlação dos teores disponível no solo com os teores em folha diagnóstico, folha em final de ciclo e sementes de arroz e soja; e os teores de elementos traço nas frações do solo. A soja e o arroz foram sensíveis aos níveis de contaminação por elementos traço disponíveis no solo, exibindo sintomas de fitotoxidez, principalmente pelo Zn, manifestados por clorose e inibição do crescimento das plantas, sendo que o arroz mostrou-se mais sensível do que a soja à presença desses elementos. Para a soja, os quatro extratores foram eficientes para Cd, Cu, Pb e Zn, tanto ao correlacioná-los com teor na folha diagnóstico quanto na folha no final do ciclo enquanto que para o arroz, os mais eficientes foram o Mehlich-1, HCl 0,1 mol L-1 e o DTPA para o Cd, Cu, Fe e Zn. Para o Mn apenas o DTPA foi eficiente. Para o Fe, os extratores se mostraram pouco eficientes. O extrator Ácidos Orgânicos foi mais eficiente na avaliação da fitodisponibilidade de Cd, Cu, Pb e Zn para soja. Os maiores teores de Cd, Cu, Mn e Zn no solo encontram-se nas frações com ligações químicas mais estáveis (ligados a óxidos e residual) sendo as frações trocável + solúvel e orgânica de menor representatividade em relação ao total encontrado. O Pb, apesar de predominar nas frações ligadas a óxidos e residual, oferece grande potencial de contaminação ambiental por também apresentar-se nas frações trocável + solúvel e orgânica em teores consideráveis. O mesmo ocorre com o Zn, para o qual os teores totais foram mais elevados. The contamination of the soil is growing in the world. There are great expanses of soil polluted with trace elements, organic compounds, organometals and radioactive elements that appear in concentrations that can endanger the environment. The behavior of trace elements in soils and its phytoavailability with subsequent transport to the alimentary chain has been quite intensive object of studies worldwide. With the objective of evaluating the behavior of essentials and non essential trace elements in a polluted soil, it was evaluated the absorption of trace elements by plants, its phytoavailability by extractors and in which fraction of the soil the elements are present in larger amount. The present work consisted of two experiments, both done entirely in a greenhouse of the Department of Soil Science of ESALQ/USP, with experimental design entirely randomized, in which samples of soil accidentally contaminated with trace elements and species of plants of economical interest were used. The experiments were conducted from November, 2004 to April, 2005, using seven levels of contamination for each trace elements and two cultures, rice and soybean. Fertilization with NPK was done in order to assist the basic needs of each culture. The plants were grown until maturation. The variables evaluated were: development and vegetable production; absorbed and accumulated amount of Cd, Cu, Fe, Mn, Pb and Zn; In the soil were determined total concentrations (HNO3/ HCl 1:3) and concentrations available of the trace elements by the use of the solutions Mehlich-1, HCl 0,1 mol L-1, DTPA and Organic Acids and the availability of those elements through the correlation of the available concentrations in the soil with the concentrations in diagnostic leaf, leafs in end of the cycle and seeds of rice and soybean; and the concentrations of trace elements in fractions of soil. The soybean and the rice were sensitive to the levels of trace elements available in the soil, exhibiting phytotoxicity symptoms, mainly for Zn, manifested as chlorosis and inhibition of growth. The rice was more sensitive than the soybean to the presence those elements. For soybean, the four extractors were efficient for Cd, Cu, Pb and Zn, both for the correlation with concentrations in the leaf diagnosis and in the leaf in the end of the cycle, while for rice, the most efficient were Mehlich-1, HCl 0,1 mol L-1 and DTPA for the Cd, Cu, Fe and Zn. For Mn, only DTPA was efficient. For Fe, the extractors were not efficient. The extractor Organic Acids was more efficient in the evaluation of the phytoavailability of Cd, Cu, Pb and Zn for soybean. The largest concentrations of Cd, Cu, Mn and Zn in the soil are found in the fractions with stable chemical bounds (attached to oxides and residue) being the exchangeable fractions + soluble and organic of smaller representativeness in relation to the total found. The Pb, in spite of prevailing in the fractions liked to oxides and residue, offers great potential of environmental contamination since it is also present in the exchangeable + soluble and organic fractions in considerable concentrations. The same happens for Zn, for which the total concentration was higher.