Potential evaluation of macrophyte Pistia stratiotes in chromium exposure (VI): Biosorption and tolerance

The environmental pollution caused by industries has increased the concentration of pollutants in the environment, especially in water. Among the most diverse contaminants, there is the metals, who may or may not to be heavy/toxic, causing effluent of difficult treatment when in low concentrations. The search for alternative measures of wastewater effluent treatment has led to studies using phytoremediation technique through the various matrices (plant, fungi, bacteria) as means of polishing treatment to remove contaminants by means of biosorption/bioaccumulation. In order to use the phytoremediation technique for removing metals of the environmental, it have been performed bioassay with the macrophyte Pistia stratiotes. The bioassays were realized with healthy plants of P. stratiotes acclimatized in a greenhouse, at room temperature and lighting conditions during 28 days of cultivate. The cultivations were performed in glass vessels containing 1 L of the hydroponic solution with chromium (VI) in the potassium dichromate form with concentration range 0.10 to 4.90 mg L-1. The experiments were performed by Outlining Central Composite Rotational (OCCR), where the kinetics of bioaccumulation and chlorophyll a fluorescence were monitored in plants of P. stratiotes during cultivation. The collections of the samples and cultive solution were performed according to the OCCR. The chromium levels were measured in samples of P. stratiotes and the remaining solutions by the methodology of atomic absorption spectrometry by flame. The tolerance of P. stratiotes in relation to exposure to chromium (VI) was analyzed by parameters of physiological activity by means of chlorophyll a fluorescence, using the portable fluorometer PAM (Pulse Amplitude Modulation). The development of P. stratiots and their biomass were related to the time factor, while bioaccumulation capacities were strongly influenced by factors of time and chromium concentration (VI). The chlorophyll fluorescence parameters were affected by chromium and the exposure time at the bioassays. It was obtained an higher metal removal from the root in relation to the sheet, reaching a high rate of metal removal in solution. The experimental data removal kinetics were represented by kinetic models Irreversibly Langmuir, Reversible Langmuir, Pseudo-first Order and Pseudo-second Order, and the best fit for the culture solution was the Reversible Langmuir model with R² 0.993 and for the plant the best model was Pseudo-second order with R² 0.760.CNPqA poluição ambiental causada pelas indústrias tem elevado a concentração de poluentes no ambiente, principalmente nas águas. Entre os mais diversos contaminantes, temos os metais, podendo ou não ser pesados/tóxicos, gerando efluente de difícil tratamento quando em baixas concentrações. A busca por medidas alternativas de tratamentos de efluentes de águas residuais, tem levado a estudos utilizando de técnica de fitorremediação através das mais diversas matrizes (plantas, fungos, bactérias) como formas de tratamento de polimento para remover contaminantes por meio de biossorção/bioacumulação. No intuito de se utilizar a técnica de fitorremediação para remoção de metais do ambiente, realizou-se o bioensaio com a macrófita Pistia stratiotes. Realizaram-se os bioensaios com indivíduos saudáveis de P. stratiotes aclimatadas em casa de vegetação, em condições de temperatura e luminosidade ambiente, durante 28 dias de cultivo. Os cultivos foram realizados em recipientes de vidro contendo 1 L da solução hidropônica com cromo (VI) na forma de dicromato de potássio, com concentração na faixa de 0,10 a 4,90 mg L-1. Os experimentos foram realizados por Delineamento Central Composto Rotacional (DCCR), onde a cinética da bioacumulação e a fluorescência da clorofila a foram monitoradas em indivíduos de P. stratiotes durante o cultivo. As coletas das amostras e da solução de cultivo foram realizadas conforme o DCCR. Os teores de cromo foram dosados em amostras de P. stratiotes e nas soluções remanescentes pela metodologia de espectrometria de absorção atômica por chama. A tolerância de P. stratiotes em relação à exposição ao cromo (VI) foi analisada por parâmetros da atividade fisiológica, por meio da fluorescência da clorofila a, utilizando-se o fluorômetro portátil PAM (Pulse Amplitude Modulation). O desenvolvimento de P. stratiotes e sua biomassa foram relacionados ao fator tempo, enquanto que as capacidades de bioacumulação foram fortemente influenciadas pelos fatores tempo e concentração de cromo (VI). Os parâmetros da fluorescência da clorofila a foram afetados pelo tempo de exposição nos bioensaios. Obteve-se maior remoção do metal pela raiz em relação a folha, alcançando alta taxa de remoção do metal em solução. Os dados experimentais da cinética de remoção foram representados pelos modelos cinéticos de Langmuir Irreversível, Langmuir Reversível, Pseudo-primeira Ordem e Pseudo-segunda Ordem, sendo que o melhor ajuste para a solução de cultivo foi o modelo de Langmuir Reversível com R² 0,993 e para a planta o melhor modelo sendo o Pseudo-segunda Ordem com R² 0,760