Atividade metanogênica em solo contaminado com hidrocarbonetos derivados do petróleo e solventes orgânicos clorados

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Data
2021-02-25
Autores
Sousa, Christian Leite de [UNIFESP]
Orientadores
Nakayama, Cristina Rossi [UNIFESP]
Tipo
Trabalho de conclusão de curso de graduação
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Resumo
A contaminação de solos por óleo combustível e solventes organoclorados é um problema recorrente no Estado de São Paulo. A biorremediação pode ser aplicada para a descontaminação dessas áreas, mas a sua eficiência depende da presença e atividade de microbiota nativa degradadora adaptada às condições ambientais locais. Processos anaeróbios em áreas anóxicas de plumas de contaminação contribuem para a remoção de hidrocarbonetos e organoclorados e geram metano como produto final. O objetivo deste trabalho foi detectar atividade metanogênica em amostras de solo de área contaminada por hidrocarbonetos e solventes organoclorados e avaliar o potencial degradador da microbiota sob condições de anaerobiose. Amostras de solo provenientes de 8 pontos na área contaminada foram coletadas a cada 20 cm a partir da superfície até a franja capilar ou até detectar a presença de compostos orgânicos voláteis (COVs) e utilizadas como inóculo em testes de produção de metano em microcosmos sob atmosfera de nitrogênio (Fase 1). A amostra com melhor desempenho foi selecionada para teste de biodegradação de hexadecano em microcosmos estabelecidos sob atmosfera anaeróbia (Fase 2). As concentrações de metano e hexadecano foram determinadas por cromatografia gasosa (CG/DIC e CG/EM, respectivamente). Amostras para contagem de células totais por coloração com DAPI (4´,6-diamidino-2-fenilindol) e para extração de DNA foram também coletadas e preservadas para futuras análises moleculares. Na Fase 1, a produção de metano foi detectada a partir de 31 dias de incubação. Houve produção de metano em superfície em 6 de 7 pontos analisados e nas regiões mais profundas do perfil de solo em dois pontos, em 65 e 167cm de profundidade. A amostra com maior produção de metano em profundidade e situada na área da pluma de contaminação foi selecionada para a Fase 2. O teste revelou que a microbiota foi capaz de produzir metano na presença de hexadecano a partir de 47 dias. Análises de hexadecano realizadas até 35 dias de incubação não mostraram degradação do composto antes do início da produção de metano. Análises das demais amostras e as análises de contagem foram interrompidas em função da pandemia, mas estão sendo retomadas. Este trabalho detectou a presença de microbiota metanogênica ativa no solo, com atividade disseminada na superfície, possivelmente associada à degradação de matéria orgânica de origem vegetal, e pontual nos horizontes mais profundos, possivelmente associada à degradação de compostos contaminantes e/ou matéria orgânica do solo. A ocorrência de metanogênese na área da pluma de contaminação mostra o potencial de degradação anaeróbia dos contaminantes, mas o tempo de resposta e a quantidade de metano acumulado nos experimentos sugere necessidade de estimulação para aplicação em remediação.
Contamination of soils by fuel and organochlorine solvents is a recurring problem in the State of São Paulo. Bioremediation can be applied to decontaminate these areas, but its efficiency depends on the presence and activity of a degrading indigenous microbiota adapted to local environmental conditions. Anaerobic processes in anoxic areas of contamination plumes contribute to the removal of hydrocarbons and organochlorines and generate methane as a final product. The objective of this work was to detect methanogenic activity in soil samples from an area contaminated by hydrocarbons and organochlorinated solvents and to evaluate the microbiota's degrading potential under anaerobic conditions. Soil samples from 8 points in the contaminated area were collected every 20 cm from the surface to the capillary fringe or until the presence of volatile organic compounds (VOCs) was detected. These samples were used as an inoculum in tests of methane production in microcosms under atmosphere nitrogen (Phase 1). The sample with the best performance was selected for hexadecane biodegradation test in microcosms established under anaerobic atmosphere (Phase 2). The concentrations of methane and hexadecane were determined by gas chromatography (GC/FID and GC/MS, respectively). Samples for total cell count by DAPI (4´,6-diamidino-2-phenylindol) staining and for DNA extraction for future molecular analyses were also collected and preserved. In Phase 1, methane production was detected after 31 days. There was methane production on the surface at 7 out of 8 points analysed and in the deepest regions of the soil profile at two points, at 65 and 167 cm depth. The sample with the highest in depth methane production and located in the area of the contamination plume was selected for Phase 2. The test revealed that the microbiota was able to produce methane in the presence of hexadecane from 47 days onwards. Hexadecane analyses carried out up to 35 days of incubation did not show degradation of the compound before methane production started. Hexadecane analysis of the other samples and counting analyses were interrupted due to the pandemic, but are being resumed. This work detected the presence of active methanogenic microbiota in soil, with widespread activity on the surface, possibly associated with the degradation of organic matter of plant origin, and punctual in the deeper horizons, possibly associated with the degradation of contaminating compounds and/or organic matter in the soil. The occurrence of methanogenesis in the contamination plume area shows the potential for anaerobic degradation of the contaminants, but the response time and the amount of methane accumulated in the experiments suggest the need for stimulation for application in remediation.
Descrição
Citação
SOUSA, Christian Leite de. Atividade metanogênica em solo contaminado com hidrocarbonetos derivados do petróleo e solventes orgânicos clorados. 84 f. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciências Ambientais) - Universidade Federal de São Paulo, Diadema, 2021.