Efficacy of two seaweeds dry mass in bioremediation of heavy metal polluted soil and growth of radish (Raphanus sativus L.) plant

Resumo

Este estudo investigou o efeito das algas Ulva fasciata e Sargassum lacerifolium como remediadores de metais pesados ​​para o solo e no crescimento do rabanete (Raphanus sativus L.). O solo foi inoculado pela biomassa seca de cada alga isoladamente e por sua mistura. A inoculação de algas aumentou o teor de matéria orgânica, a fração granulométrica e os nutrientes do solo. O tratamento com a mistura de algas causou uma redução significativa nos teores de Pb, Cu, Zn e Ni nas amostras de solo e os reduziu aos limites toleráveis ​​(40,2, 49,3, 43,8 e 1,1 mg kg-1, respectivamente), enquanto Cd, Cr, Os teores de Fe e Mn diminuíram muito para os limites toleráveis. A biossorção de metais pesados ​​do solo por algas diminuiu as concentrações de metais bioacumulados nas raízes das plantas de rabanete e/ou translocadas para sua parte aérea em comparação com o controle. Para solo tratado com mistura de algas marinhas, raízes de rabanete cultivadas foram capazes de fito-extrair Cd, Cu, Cr e Ni do solo (valores do fator de bioacumulação > 1) de 7,45, 1,18, 3,13 e 26,6, respectivamente. A inoculação com algas promoveu o crescimento do rabanete cultivado e melhorou a porcentagem de germinação e os parâmetros morfológicos e bioquímicos de crescimento em relação às plantas controle. A remediação do solo alcançada por algas secas pode ser devido à sua eficiente capacidade de biossorção de metais devido à existência de grupos funcionais ativos em suas superfícies de parede celular. O aumento do crescimento observado no rabanete foi resultado de nutrientes e hormônios de crescimento (giberelinas, ácido indol acético e citocininas) presentes nas algas secas. Este estudo mostra a eficiência das algas marinhas como biorremediadores ecologicamente corretos para controlar a poluição do solo.

Abstract

This study investigated the effect of Ulva fasciata and Sargassum lacerifolium seaweeds as heavy metal remediators for soil and on the growth of radish (Raphanus sativus L.). The soil was inoculated by dry biomass of each seaweed alone and by their mixture. Seaweeds inoculation increased the organic matter content, clay-size fraction, and nutrients in the soil. Seaweeds mixture treatment caused a significant reduction in the contents of Pb, Cu, Zn and Ni in the soil samples and reduced them to the tolerable limits (40.2, 49.3, 43.8 and 1.1 mg kg-1, respectively), while Cd, Cr, Fe, and Mn contents were closely decreased to the tolerable limits. Biosorption of soil heavy metals by seaweeds decreased the bioaccumulated concentrations of metals in radish plant roots and/or translocated to its shoots compared to control. For seaweeds mixture-treated soil, cultivated radish roots were able to phyto-extract Cd, Cu, Cr, and Ni from the soil (bioaccumulation factor values > 1) of 7.45, 1.18, 3.13, and 26.6, respectively. Seaweeds inoculation promoted the growth of cultivated radish and improved the germination percentage and the morphological and biochemical growth parameters compared to control plants. The achieved soil remediation by dried seaweeds might be due to their efficient metal biosorption capacity due to the existence of active functional groups on their cell wall surfaces. Increased growth observed in radish was as a result of nutrients and growth hormones (gibberellins, indole acetic acid, and cytokinins) present in dried seaweeds. This study shows the efficiency of seaweeds as eco-friendly bioremediators for controlling soil pollution.