Cadmium, copper and zinc in the soil-eucalyptus system treated with sewage sludge: fractionation, availability, development and plant nutrition

O lodo de esgoto apresenta elevados teores de matéria orgânica e nutrientes em sua composição, fatores estes que despertam interesse acerca de sua reciclagem agrícola como fertilizante ou condicionador das propriedades do solo. No entanto, ao considerar os teores de contaminantes presentes neste resíduo, surge a problemática acerca dos riscos ambientais vinculados à sua aplicação. Nesse contexto, destacam-se os plantios de eucalipto, ideais para aplicação do lodo, por não haver rota de exposição ao homem quanto aos patógenos. Porém, estudos considerando a dinâmica dos elementos potencialmente tóxicos (EPT) no sistema solo-eucalipto, por meio do fracionamento destes elementos no solo durante o cultivo, após a aplicação do lodo, ainda são escassos. Neste sentido, objetivou-se a avaliação da dinâmica de Cd, Cu e Zn no sistema solo-planta em uma área de cultivo de eucalipto tratada com lodo de esgoto. O estudo realizou-se em experimento de campo instalado em fevereiro de 2015, em uma área de plantio comercial de Eucalyptus urograndis da companhia Suzano Papel e Celulose. Avaliou-se seis tratamentos constituídos por combinações de doses de adubo mineral NPK + B + Cu + Zn e de lodo + K, com ou sem P. Em amostras de solo obtidas aos 36 meses após a aplicação do lodo, foram determinados os teores semitotais de Cd, Cu e Zn, assim como realizou-se a extração sequencial destes elementos a fim de avaliar seus teores nas frações: trocável; carbonatada; ligada à matéria orgânica; ligada aos óxidos e à fração residual. Determinou-se os teores de Cd, Cu e Zn nos compartimentos das plantas e na serapilheira acumulada aos 42 meses de plantio, selecionando-se as árvores com base em inventário realizado no mesmo período. A estimativa da biomassa das plantas foi calculada por meio do ajuste de uma equação de regressão a partir dos dados do inventário florestal realizado aos 54 meses de plantio. As determinações elementares dos teores semitotais de Cd, Cu e Zn no solo e dos teores nas plantas foram realizadas por ICP-MS, enquanto as determinações dos teores obtidos nas frações do solo, foram realizadas por ICP-OES. Realizou-se análise de variância e os resultados foram comparados pelo teste de Tukey (p0,05). Os resultados mostraram que os teores de Cd, Cu e Zn no solo estão dentro dos valores de referência da qualidade do solo preconizados pela CETESB, não conferindo aspectos de contaminação ambiental por estes EPT, a partir das doses de lodo de esgoto. O fracionamento de EPT no solo mostrou influência significativa da dose de 100% de lodo para o teor de Cd associado à matéria orgânica; e da dose de 150% de lodo para os teores de Zn associados às frações ligadas à matéria orgânica e oxídica. A maior produção de biomassa de plantas foi obtida no tratamento com a dose de 100 % de lodo de esgoto complementada com P, mas as concentrações dos EPT nos compartimentos das plantas e na serapilheira, assim como seus estoques não apresentaram diferenças estatísticas significativas para nenhum dos tratamentos nas condições avaliadas. Desta forma, observou-se que a aplicação do lodo de esgoto pode contribuir com a maior biomassa de plantas em relação ao tratamento controle, sem prejudicar o estado nutricional das plantas e a qualidade do soloSewage sludge has high levels of organic matter and nutrients that improve the interest about its agricultural recycling as a fertilizer or conditioner of soil properties. However, when considering the levels of contaminants present in this waste, the problem arises about the environmental risks linked to its application. In this context, eucalyptus plantations are ideal for sewage sludge recycle, as there no route of exposure to man as to pathogens. However, studies considering the dynamics of potentially toxic elements (PTE) in the soil-eucalyptus system, through the fractionation of these elements in the soil after the application of sludge, are still scarce. In this sense, the aim of this study was to evaluate the dynamics of Cd, Cu and Zn in the soil-plant system, in a eucalyptus plantation area treated with sewage sludge. The study was carried out in a field experiment, installed in February 2015, in a commercial plantation area of Eucalyptus urograndis, from the company Suzano Pulp and Paper. Six treatments, consisting of combinations of doses of NPK + B + Cu + Zn and sludge + K, with or without P. In soil samples obtained at 36 months after the application of the sludge, the semitotal levels of Cd, Cu and Zn were determined, as well as the sequential chemical extraction of these elements, in order to evaluate their contents in fractions: exchangeable; carbonated; linked to organic matter; bound to oxides and the residual fraction. The contents of Cd, Cu and Zn were determined in the plant compartments and in the litter accumulated after 42 months of planting, selecting the trees based on an inventory carried out in the same period. To estimate the biomass of the plants, data from the inventory carried out after 54 months of planting were used for adjusting a regression equation. The semitotal concentrations of Cd, Cu and Zn in soil and the concentrations these PTE in plants were determined by ICP-MS. The determination of soil fractions were realized by ICP-OES. Analysis of variance was performed and the results were compared using Tukeys test (p0.05). The results showed that the contents of Cd, Cu and Zn in the soil are within the reference values of the soil quality recommended by CETESB, not conferring aspects of environmental contamination by these PTE from the doses of sewage sludge. The fractionation of PTE in the soil showed a significant influence from the 100% sludge dose to the Cd content associated with organic matter; and the 150% sludge dose for Zn levels associated with fractions linked to organic matter and oxidic fraction. The highest production of plant biomass was obtained in the treatment with 100% dose of sewage sludge supplemented with P, but the concentrations of PTE in the plant compartments and in the litter, as well as their accumulations, did not present significant statistical differences for any of the treatments, under the conditions evaluated. Thus, it was observed that the application of sewage sludge can contribute to the greater biomass of plants in relation to the control treatment, without harming the nutritional status of the plants and the quality of the soi