Efeito do ácido cítrico no potencial de fitoextração de plantas de Cucurbita pepo, Lagenaria siceraria e Raphanus sativus expostas a múltiplos

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13070 (2023) Citar este artigo

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A fitoextração é uma nova técnica que envolve o uso de plantas para remover metais pesados ​​de solos contaminados. Um experimento em vaso ao ar livre foi projetado para avaliar o potencial de fitoextração de três espécies vegetais Cucurbita pepo, Lagenaria siceraria e Raphanus sativus em solo contaminado com múltiplos metais (Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn) sob aplicação de Ácido Cítrico. Os resultados mostraram que Raphanus sativus, de todas as plantas estudadas, apresentou o maior peso seco de raízes e parte aérea e a capacidade de acumular todos os metais pesados ​​em concentrações mais elevadas, exceto Cu. A aplicação de ácido cítrico no solo poluído aumentou significativamente o crescimento das plantas, a biomassa e a absorção de metais pesados. Valores elevados de bioconcentração indicam que Raphanus sativus é uma planta promissora para absorção e acumulação de Cd e Ni do solo. Os valores máximos de bioconcentração também foram observados pela aplicação de ácido cítrico. Os valores de translocação do metal da raiz para a parte aérea variaram de acordo com a espécie vegetal e a aplicação de ácido cítrico. Em relação à biomassa, ao teor de metais, bem como aos valores percentuais de remoção de metais, tornou-se evidente que a planta Raphanus sativus foi a cultura mais eficaz na remoção de metais pesados ​​do solo contaminado com multi-metal. Geralmente, estes resultados enfatizam que a aplicação de ácido cítrico pode ser uma abordagem útil para auxiliar a fitoextração de Cd e Ni por plantas de Raphanus sativus. Quando estas plantas crescem como hortaliças, deve ser dada mais atenção à avaliação do teor de metais pesados ​​nas mesmas, especialmente quando se adiciona ácido cítrico ao solo através de sistemas de fertirrigação para evitar a contaminação da cadeia alimentar.

Os metais pesados ​​contaminaram os solos agrícolas em muitas partes do mundo. Isto se deve às práticas agrícolas modernas. Diversas atividades agrícolas, como o uso de fertilizantes orgânicos e inorgânicos, a aplicação de quantidades excessivas de pesticidas e a irrigação com água de baixa qualidade, têm sido consideradas as principais fontes de contaminação por metais pesados ​​em solos agrícolas1,2. A acumulação de metais pesados ​​no solo agrícola pode resultar na degradação da qualidade do solo e da qualidade das águas subterrâneas3. Estes podem ameaçar a produtividade das culturas e a saúde humana em toda a cadeia alimentar4,5. Assim, é fundamental remediar metais pesados ​​em solos agrícolas. Várias abordagens foram desenvolvidas para resolver esta questão ambiental6.

O uso de plantas especializadas e altamente adaptadas para absorver, transportar e acumular metais pesados ​​na biomassa de órgãos colhidos de solo contaminado é conhecido como fitoextração7,8. A fitoextração ganhou recentemente popularidade devido à sua relação custo-benefício e natureza ambientalmente benéfica6. No entanto, a eficiência de absorção e translocação de metais pesados ​​para partes colhíveis pode diferir dependendo da espécie de planta, tipo de solo e condições ambientais9,10,11.

Embora existam 400 espécies de hiperacumuladores de metais (espécies com capacidade de acumular quantidades significativas de metais do solo circundante em seus tecidos aéreos) e tenham sido amplamente estudados para fitoextração de metais, seu uso para fitoextração de solos poluídos por metais apresenta desafios porque devido ao seu pequeno tamanho, baixa produção de biomassa e falta de qualquer cultivo bem estabelecido, manejo de pragas ou outras práticas de manejo12,13. Para superar essas restrições, há muito interesse em encontrar e desenvolver hiperacumuladores de alta biomassa e de rápido crescimento, tolerância a pH e sal elevados e resistência a doenças e pragas, bem como investigar e implementar melhores práticas agronômicas para melhorar a eficácia da fitorremediação12, 14.

As plantas foram divididas em três categorias com base na capacidade de absorção de metais pesados15: baixo acúmulo (por exemplo, Leguminosae), acúmulo médio (por exemplo, Cucurbitaceae) e alto acúmulo (por exemplo, Brassicaceae). A família Brassicaceae possui o maior número de espécies hiperacumuladoras, representando cerca de um quarto de todos os hiperacumuladores conhecidos . A capacidade de fitorremediação de diversas plantas de Brassicaceae, como o rabanete (Raphanus sativus L.), tem sido extensivamente investigada. Por ser uma planta hiperacumuladora que pode concentrar metais pesados ​​em suas diversas partes, o rabanete é útil para remediação de áreas contaminadas18,19,20. A extração de metal do solo pelo rabanete ocorre até uma determinada concentração, após a qual a taxa de fitoextração do metal ou coeficiente de bioacumulação diminui à medida que a concentração do metal aumenta19. Como o rabanete pode ser semeado até cinco vezes por ano e produzir até 20 t ha-1, ele pode ser usado para remediar solo superficial poluído por chumbo (0–10 cm)18. Embora os estudos de fitoextração com rabanete tenham alcançado resultados promissores em solos monometálicos, os efeitos sinérgicos desta planta com ligantes quelantes em ambientes multimetálicos receberam muito menos estudos.