Biorremediação de HPAs em solo de área contaminada : riscos mutagênicos e degradação química

Abstract

Um dos grandes passivos ambientais na atualidade são as áreas contaminadas por preservativos de madeira. Ao longo do desenvolvimento desta atividade industrial fezse uso de muitas substâncias tóxicas, entre as quais algumas de uso proibido hoje, como pentaclorofenol (PCP) e mais recentemente, de uso controlado, o creosoto. Esta substância trata-se de um óleo de composição complexa, predominando hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) em sua formulação, sendo responsáveis pela alta toxicidade e conseqüentemente, altos riscos à saúde humana e a processos ecológicos. Neste contexto, surge a necessidade de intervenções para remediar estes locais com solo contaminado e recuperar sua qualidade ambiental. As estratégias de avaliação de risco durante e após processos de remediação têm sido através de parâmetros físicos e químicos, embora esses não detectem todos os possíveis efeitos da exposição. O presente estudo avalia a eficiência da biorremediação de solo contaminado de usina para tratamento de madeira desativada. Foram preparados dois consórcios de microrganismos autóctones a partir deste solo, para experimentos em escala de microcosmos, aplicando técnicas de bioaumentação (Inóculo 1) ou de bioaumentação/bioestimulação/enriquecimento (Inóculo 2). Extratos orgânicos de solo antes e após biorremediação foram monitorados através de produção de CO2 pela respiração microbiana, decaimento de mutagênese pelo ensaio Salmonella/microssoma, método de microssuspensão (linhagens TA98, TA100, TA97a, YG1041 e YG1042) e dos 16 HPAs considerados prioritários pela USEPA. O solo foi caracterizado quanto a arsênio, cobre, cromo e PCP, estando este, acima do limite da legislação. Quanto aos HPAs, os experimentos indicaram altas taxas de redução para HPAs de alto e baixo PM. Os tratamentos apresentaram redução na mutagênese e concentração de HPAs em relação ao solo contaminado (SC) controle e correlação significativa entre potência mutagênica e concentração de HPAs. As análises de produção de CO2 mostraram diferença significativa entre todos os tratamentos em relação ao solo controle, exceto um dos inóculos, 2SC, bioaumentado, com expressiva redução da mutagênese comparado ao Inóculo 2, 9SC, embora esse com maior produção de CO2 e degradação de HPAs. Pode-se considerar a possível geração de sub-produtos dos HPAs após biodegradação parcial. Os extratos com somatório de mutagênese mais baixos após o processo foram os tratamentos 2SC com Inóculo 1, 4SC com Inóculo 1 e pool de HPAs e 10SC com Inóculo 2 associado a pool de HPAs. Em SC foi observada mutagênese nas linhagens sensíveis a nitrocompostos, YG1041 e YG1042, com valores antes da remediação de 747 e 567 rev/g solo, respectivamente, com completo decréscimo desses efeitos no experimento com o Inóculo 1; já com Inóculo 2, os efeitos se mantiveram apenas em YG1042. A presença desta classe de substâncias indica riscos persistentes, mesmo após reduções expressivas na concentração de HPAs. Os consórcios de bactérias e fungos da área se mostraram adaptados e eficazes na biodegradação em experimentos de microcosmos, sendo que o uso de bioaumentação e bioestimulação, além de monitoramento biológico, foi uma estratégia adequada na biorremediação dos HPAs. Os efeitos indicaram necessidade de avaliar a eficiência dos processos a partir da investigação da mutagênese persistente, prevenindo liberação de uso de áreas com potenciais riscos ecológicos e à saúde da população.

One of the great environmental liabilities is areas contaminated by wood preservatives using toxic substances, some of which are currently forbidden, such as pentachlorophenol (PCP) or controlled, such as creosote. This is a complex oil formed by 85% polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) responsible for high toxicity, risks to human health and ecological processes, justifying remedial actions. The strategies for risk evaluation during and after these processes have been using physical and chemical parameters, although these do not detect the possible effects of exposure. The present study evaluates the efficiency of bioremediation of contaminated soil at the deactivated wood treatment plant. Two consortia of autochthonous microorganisms were prepared from this soil for small scale experiments with microcosms, applying bioaugmentation (1) or bioaugmentation/biostimulation/enrichment (2) techniques. Organic soil extracts before and after bioremediation were monitored through the production of CO2 by microbial respiration, deay of mutagenesis by the Salmonella/microsome assay (microsuspension method; strains sensitive to nitroarenes) and dosage of the 16 PAHs considered a priority by USEPA. The soil was characterized as to arsenic, copper, chromium and PCP, and was within the legally established limits. As to the PAHs, the experiments indicated high rates of reductions for species with a high and low MW. The treatments presented a reduction in mutagenesis and concentration of PAHs in relation to the contaminated soils (CS), control and significant control and correlation between mutagenic potency and PAHs concentration. The CO2 production analyses showed a significant difference between all treatments compared to the control soil, except for one of the inoculums, 2SC (1), with a marked reduction of mutagenesis compared to 9SC (2), although with a greater evolution of CO2 and degradation of PAHs. The possible generation of PAHs by products after partial biodegradation can be considered. The extracts with lower sum total of mutagenesis after the process were treatments 2SC (1), 4SC (1) and 10SC (2) associated with a pool of PAHs. Mutagenesis was observed in the nitrocompound sensitive strains, YG1041 and YG1042, with values of 747 and 567 rev/g soil respectively before remediation, and with a complete decrease of the effects in YG1042 (1); on the other hand, with Inoculum (2) the effects remained only in YG1042. The presence of this class of substances indicates persistent risks, even after marked reduction in PAHs concentration. This evidence indicates that mutagenesis and integrated chemical analyses allow the effective evaluation of the risks of the process. The relevance of the methodology is highlighted, beginning with soil contaminated by a complex mixture of PAHs, where the consortia of bactéria and fungi in the area prove adapted and efficient to perform biodegradation in microcosm experiments. The use of bioaugmentation and biostimulation, besides biological monitoring, was an appropriate strategy for the bioremediation of PAHs. The effects indicate the need to evaluate the efficiency of processes based on the investigation of persistent mutagenesis, avoiding the release for use of areas with potential hazards to the ecology and to population health.