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Artigo

An analysis of heavy metal contamination in vegetables and herbs growing in water hyacinth manure, case of Lake Chivero

Resumo

O objetivo principal deste estudo foi determinar as concentrações de metais pesados (Pb, Cd, Cu, Cr e N) no adubo composto de aguapé e sua biodisponibilidade em órgãos de Brassica oleracea var acephala e hortelã. A análise também se concentrou nas respostas fisiológicas de Brassica oleracea var acephala e hortelã ao composto de aguapé. O objetivo foi descobrir se o jacinto d’água ou aguapé tem alto nutritivo para aumentar o crescimento das plantas e se for, agir como uma solução alternativa para controlar o aguapé do Lago eutrófico de Chivero. A capacidade de rizofiltração do aguapé torna-o uma potencial fonte de fertilizante para as plantas, uma vez que acumula todos os nutrientes em excesso provenientes de fontes de água hiper-eutróficas. Antes do plantio da erva hortelã e Brassica oleracea var acephala, amostras de solo e composto foram levadas ao laboratório. O experimento foi realizado em solo não contaminado. Durante oito semanas, as plantas maduras foram colhidas e suas raízes, caules e folhas foram coletadas e os materiais vegetais foram testados quanto à concentração de metais pesados para determinar a concentração total de metal. O Fator de Bioconcentração foi utilizado para calcular a concentração de metais pesados em Brassica oleracea var acephala e hortelã. A taxa de acumulação de metais pesados em Brassica oleracea var acephala foi calculada utilizando-se um fator de translocação. As concentrações de metais pesados de Pb, Cd, Cu, Cr e Ni foram medidas em tratamentos com composto, bem como vegetais de couve e ervas de hortelã. As concentrações de metais foram superiores a 1 mg/kg para Pb, Ni, Cu e Cr, mas não para Cd, que estava abaixo dos níveis de detecção. Os metais Pb, Ni, Cu e Cr apresentaram FBC >1 mg/kg em Brassica oleracea var acephala e hortelã excederam as diretrizes de segurança alimentar da OMS. Durante os experimentos de exposição, as concentrações de Pb, Cd, Cu, Cr e Ni em Brassica oleracea var acephala vegetables e hortelã aumentaram. Em ordem decrescente, em raizes e folhas de Brassica oleracea var acephala e Mentha apresentaram o maior acúmulo e concentração total de metais pesados de Pb > Ni > Cu > Cd > Cr. Em resumo, o aguapé do Lago Chivero não pode ser usado como biofertilizante para culturas alimentares, portanto, mais pesquisa é necessária em outras culturas não-alimentícias e outros usos como biocombustível.



Abstract

The primary goal of this study was to determine concentrations of heavy metals in water hyacinth compost manure (Pb, Cd, Cu, Cr, and N) and their bioavailability in Brassica oleracea var acephala and mentha organs. Analysis also focused on the physiological responses of Brassica oleracea var acephala and mentha to water hyacinth compost.The target was to find if water hyacinth have high nutritive to enhance plant growth and act a an alternative solution for controlling water hyacinth if harvested from eutrophic Lake Chivero. Rhizofiltration ability of water hyacinth makes it potential source of fertilizer to plants since it accumulates all excess nutrients from hyper-eutrophic water sources. Before planting Mentha herb and Brassica oleracea var acephala, soil samples and compost were taken to the laboratory. The experiment was carried out in uncontaminated soil. For eight weeks, mature plants were harvested and their roots, stems and leaves were collected and plant materials were tested for heavy metal concentration to determine total metal concentration. The Bio-concentration Factor was used to calculate the concentration of heavy metals in Brassica oleracea var acephala and Mentha. The heavy metal accumulation rate in Brassica oleracea var acephala was calculated using a translocation factor. Heavy metal concentrations of Pb, Cd, Cu, Cr, and Ni were measured in compost treatments as well as Covo vegetables and mint herbs. Metal concentrations were greater than 1 mg/kg for Pb, Ni, Cu, and Cr, but not for Cd, which was below detection levels. The metals Pb, Ni, Cu, and Cr all had a BCF >1 mg/kg in Brassica oleracea var acephala and Mentha exceeded the WHO food safety guidelines. During the exposure experiments, the concentrations of Pb, Cd, Cu, Cr, and Ni in brassica oleracea var acephala vegetables and Mentha herbs increased. In decreasing order, Brassica oleracea var acephala and Mentha roots and leaves had the highest accumulation and total heavy metal concentration of Pb > Ni > Cu > Cd > Cr. In summary, water hyacinth from Lake Chivero cannot be used as a biofertilizer for food crops hence more research is required on other non-food crops and other uses like bio-fuel.


F. Kwenda
T. Nhiwatiwa
W. Gumindoga

2023 - Physics and Chemistry of the Earth

Palavras-chave:

Rizofiltração, biofertilizante, hiper-eutrófico

Termos de indexação:

Composto, biodisponibilidade, eutrófico, segurança alimentar, biocombustível, taxa de acumulação

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