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Previous issue date: 2012-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The main objective of this study was to verify the influence of the macronutrient phosphorus in the lead bioaccumulation process, using the living aquatic macrophyte Eicchornia crassipes. In addition, the removal capacity of lead ions and some nutrients such as P, K, Ca and Fe, by the E. crassipes was verified, obtaining also information on how these are distributed within two compartiments of the plant: roots and leaves. For this, a set of metal removal/bioaccumulation experiments, in batch mode, was performed for different concentration ranges of metal and nutrients in hydroponic conditions.
Several 5 L growing solutions based on the set of macro and micronutrients specified by Clark as being adequate to cultivate plants in hydroponic conditions were prepared, containing a mixture of lead (0, 5, 10, 15 and 20 mg L-1) and phosphorus (once, twice, four and eight times of 3,2 mg L-1) concentrations among other constant essential nutrient ones. At a greenhouse and using several 8 L containers approximately 80 g of living and healthy E. crassipes aquatic macrophytes were growded in each type of 5 L growing solution, restoring its former hydroponic and metal concentration condition at each two days time interval as well as monitoring the plant weight, the aqueous medium temperature and the pH values. After predefined collection time (2, 4, 8, 16 and 32 d), samples of growing solutions and plants were separated and measured some physico-chemical parameters and then stored in plastic bags for posterior analysis.
Analysis of initial and residual concentrations of lead and nutrients available in the metal-doping Clark growing solutions as well as bioaccumalated metal concentrations in the dried plant samples (roots and leaves) were performed by SR-TXRF technique, except for phosphorus concentrations which were determined by a colorimetric method. According to the TXRF results, the adsorption/accumulation of lead ions in roots and leaves of the Eichhornia crassipes was slightly favoured by the presence of high phosphorus concentrations in the metal-doping Clark growing solutions. It can be noticed that the lead removal by roots is a quit process, occurring basically a high lead adsorption in the first days, whereas the lead bioaccumulation in leaves is a low process due to ocurr a low transportation rate of nutrients for aerial parts of the aquatic plant. Beside this, high lead concentrations in metal-doping Clark solutions have negatively influenced the accumulation of phosphorous in leaves as well as a low phosphorous adsorption in roots, suggesting that there is a detrimental effect on sorption and transport of phosphourous to the leaves by the presence of lead ions.
On the other hand, it was observed a high systematically increasing of potassium concentration in roots whereas a reduction on potassium ones is occurring in leaves due to the presence of lead ions, suggesting that there is a migration process of potassium from leaves to roots. It could be occurring by different possible processes such as potassium complexation in roots or occupation of lead sites by potassium during the transportation of lead to aerial parts, reducing the potassium concentration in leaves. Further nutrient and metal adsorption/bioaccumulation experiments are necessary to understand better the translocation and accumulation process of nutrients such as phosphorus and potassium when lead ions are being adsorbed and transported within the internal structure of the aquatic plant. / O objetivo principal do trabalho foi verificar a influência do macronutriente fósforo no processo de bioacumulação do chumbo, utilizando a macrófita aquática Eicchornia crassipes viva. Além disso, verificou-se a capacidade de remoção de íons chumbo e alguns nutrientes como o P, K, Ca e Fe, pela E. crassipes, obtendo-se também informações de como estes são distribuídos dentro de dois compartimentos da planta: raízes e folhas. Para tanto, foi realizado um conjunto de experimentos de remoção/bioacumulação de metal, em batelada, para diferentes faixas de concentração de metal e nutrientes em condições hidropônicas.
Foram preparadas várias soluções de cultivo com base no conjunto de macro e micronutrientes especificado por Clark como sendo adequado para cultivar plantas em condições de hidroponia, contendo uma mistura de chumbo (0, 5, 10, 15 e 20 mg L-1) e fósforo (uma, duas, quatro e oito vezes 3,2 mg L-1) entre outros nutrientes fundamentais em concentrações constantes. Em uma estufa e usando vários recipientes com capacidade de 8 L, aproximadamente 80 g da macrófita aquática E. crassipes viva e saudável, foram colocadas a crescer em 5 L de cada tipo de solução de crescimento, restaurando-se as condições iniciais hidropônicas e de concentração de metal a cada dois dias, bem como monitorando o peso da planta, a temperatura do meio aquoso e os valores de pH. Após o tempo de cultivo pré-definido (2, 4, 8, 16 e 32 d), amostras de solução de cultivo e planta foram separadas, medidos alguns parâmetros físico-químicos e armazenadas em sacos plásticos para posterior análise.
Análises das concentrações inicial e residual de chumbo e de nutrientes disponíveis na solução de cultivo de Clark contendo metal, assim como concentrações de metal bioacumuladas nas amostras de planta seca (raízes e folhas), foram realizadas pela técnica SR-TXRF, exceto para as concentrações de fósforo, que foram determinadas por um método colorimétrico. De acordo com os resultados da TXRF, a adsorção/acumulação de íons de chumbo nas raízes e folhas da Eichhornia crassipes foi levemente favorecida pela presença de altas concentrações de fósforo nas soluções de cultivo de Clark contendo metal. Pode-se notar que a remoção de chumbo pelas raízes é um processo rápido, ocorrendo basicamente uma alta adsorção de chumbo nos primeiros dias, enquanto que a bioacumulação de chumbo nas folhas é um processo lento devido à ocorrência de uma baixa taxa de transporte de nutrientes para a parte aérea da planta aquática. Além disso, altas concentrações de chumbo na solução de Clark podem ter influenciado negativamente o acúmulo de fósforo nas folhas, bem como uma baixa adsorção de fósforo nas raízes, sugerindo que há uma relação prejudicial na adsorção de fósforo e seu transporte para as folhas pela presença de íons de chumbo.
Por outro lado, observou-se um aumento sistemático na concentração de potássio nas raízes e redução na quantidade de potássio nas folhas devido à presença de íons de chumbo, sugerindo que há um processo de migração de potássio das folhas para as raízes. Isto pode ocorrer por diferentes processos, tais como a complexação de potássio nas raízes ou a ocupação de sítios de chumbo pelo potássio durante o transporte de metal para a parte aérea, reduzindo a concentração de potássio nas folhas. No entanto, são necessários mais experimentos de adsorção/bioacumulação de nutrientes e metal para melhor entendimento do processo de translocação e acumulação de nutrientes, como fósforo e potássio, quando íons de chumbo estão sendo adsorvidos e transportados dentro da estrutura interna da planta aquática.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.unioeste.br:tede/1900 |
| Date | 16 February 2012 |
| Creators | Oliveira, Ana Paula de |
| Contributors | Quiñones, Fernando Rodolfo Espinoza, Módenes, Aparecido Nivaldo, Borba, Carlos Eduardo, Rizzutto, Márcia de Almeida |
| Publisher | Universidade Estadual do Oeste do Parana, Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Engenharia Química, UNIOESTE, BR, Desenvolvimento de Processos |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE, instname:Universidade Estadual do Oeste do Paraná, instacron:UNIOESTE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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