Abstract:
Plantas superiores aquáticas expostas a solos costeiros contaminados por compostos
inorgânicos e orgânicos, como a grama rizomatosa de zonas entremarés Spartina
alterniflora Loisel., têm mostrado potencial de serem utilizadas como
fitorremediadoras. O tributilestanho (TBT) é considerado um dos organoestânicos mais
tóxicos liberados no ambiente, capaz de provocar alterações no desenvolvimento de
bivalves e o efeito imposex em gastrópodes (masculinização de fêmeas), assim como
pode afetar o sistema imune humano. Desde a década de 1960 foi empregado em escala
global como biocida ativo em tintas anti-incrustantes, sendo esta prática proibida pela
Organização Marítima Internacional em 2008. Uma ampla variação de concentrações do
TBT e outros butilestanhos, resultantes de sua degradação (DBT e MBT) são detectados
em solos estuarinos próximos aos principais portos brasileiros, indicando sua utilização
clandestina, comercialização e uma elevada persistência ambiental. O presente estudo
investigou, através de um cultivo em condições controladas de laboratório, a tolerância
e a capacidade de fitorremediar solos contaminados por tributilestanho (TBT) da grama
S. alterniflora. Mudas de S. alterniflora foram cultivadas em vasos com 450g de
sedimento fortificados com concentrações médias iniciais de 0 (controle), 179,04
ngTBT.g−1 (nível baixo) e 834,72 ngTBT.g−1 (nível alto) por 90 dias. Nos dias 0, 60 e
90 do experimento, o desenvolvimento das plantas foi quantificado e as concentrações
dos butilestanhos medidas no solo dos vasos com plantas, como em vasos adicionais
sem plantas. S. alterniflora mostrou uma alta tolerância à contaminação sedimentar por
TBT. Nenhuma planta morreu durante o experimento. Hastes inicialmente plantadas
(“plantas mãe”) e os vários perfilhos formados cresceram vigorosamente (médias de
altura de 40-70 cm e 3-6 folhas vivas por haste) no solo controle e contaminados com
TBT. Plantas mãe em solos contaminados com TBT apresentaram uma pequena redução
da renovação foliar (possível menor atividade metabólica) nos primeiros 60 dias. A
biomassa foliar nos vasos em todos os níveis de TBT dobrou nos últimos 30 dias, mas
plantas no nível baixo de TBT apresentaram biomassa de raízes significativamente (p<
0,05) maiores e menores alocações em biomassa foliar do que os demais níveis de TBT.
A presença de S. alterniflora resultou em uma degradação 196% maior dos
butilestânicos totais no nível alto de contaminação de TBT do que em vasos controle
não vegetados após 90 dias de crescimento. As reduções observadas em vasos com e
sem plantas foram, respectivamente, de 72,05% e 25,35%. A rápida metabolização do
IX
TBT nos solos contaminados e o aumento das frações de DBT e MBT no bioensaio nos
primeiros 60 dias sugerem um importante papel de microorganismos na degradação do
TBT. A marcada redução dos níveis de DBT, MBT e butilestânicos totais nos últimos
30 dias de cultivo em solos vegetados e com alto nível de TBT sugerem um aumento da
capacidade de fitorremediação devido ao crescimento das plantas. Dentro das condições
experimentais da S. alterniflora foi capaz de remediar solos contaminados por altos
teores de TBT.
Higher aquatic plants exposed to coastal soils contaminated with inorganic and organic
compounds, such as the rhizomatous grass of intertidal zones Spartina alterniflora
Loisel., have shown potential to be used as phytoremediation agents. Tributyltin (TBT)
is considered to be one of the most toxic organotins released into the environment,
capable of causing changes in bivalve development and the imposex effect on
gastropods (masculinisation of females), as well as affecting the human immune system.
Since the 1960s it has been used on a global scale as an active biocide in antifouling
paints, and this practice was banned by the International Maritime Organization in
2008. A wide range of TBT concentrations and other butyltins, its degradation products,
are detected in estuarine soils close to the main Brazilian ports, indicating its
clandestine use, commercialization and a high environmental persistence. The present
study investigated the tolerance and phytoremediation of tributyltin contaminated soils
(TBT) of the grass S. alterniflora, under laboratory controlled conditions. S. alterniflora
sprouts were cultivated in pots with 450g of fortified soil with initial average
concentrations of 0 (control), 179.04 ngTBT.g−1 (low level) and 834.72 ngTBT.g−1
(high level) per 90 days. On days 0, 60 and 90 of the experiment, the development of
the plants was quantified and the concentrations of the butyltins measured in the soil of
the pots with plants, as in additional pots without plants. S. alterniflora showed a high
tolerance to sediment contamination by TBT. No plant died during the experiment.
Initially planted tillers ("mother plants") and sprouted tillers formed vigorously (mean
height 40-70 cm and 3-6 live leaves per tiller) in the control soil and soils contaminated
with TBT. Mother plants in TBT-contaminated soils showed a small reduction in leaf
turnover (possible lower metabolic activity) in the first 60 days. At all TBT levels, leaf
biomass in the pots doubled in the last 30 days, but plants at low TBT level had
significantly higher (p <0.05) root biomass and lower leaf biomass allocations than the
other TBT levels. After 90 days of growth, the presence of S. alterniflora resulted in a
196% higher degradation of total butyltins at the high level of TBT contamination than
in non-vegetated control pots. The reductions observed in pots with and without plants
were 72.05% and 25.35%, respectively. The rapid metabolism of TBT in contaminated
soils and the increase of DBT and MBT fractions during the first 60 days of the
bioassay suggest an important role of microorganisms in the degradation of TBT. In the
XI
last 30 days of cultivation, the marked reduction of DBT, MBT and total butyltins in
vegetated pots with high TBT level suggests an increase in phytoremediation capacity
due to plant growth. Within the experimental conditions used, S. alterniflora was able to
remediate soils contaminated by high levels of TBT.
