Estudio de la biodegradación anaerobia del herbicida 2,4-d bajo diferentes condiciones de oxireducción

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i6.28848

Palabras clave:

Sedimentos; Pesticidas; Contaminacíon.

Resumen

Brasil es uno de los países que más utiliza herbicidas en el mundo. Su uso indiscriminado genera efectos adversos sobre el medio ambiente y la salud. El ácido 2,4-diclorofenoxiacético se encuentra entre los 3 principios activos plaguicidas más utilizados en Brasil y se utiliza en varios cultivos. Se puede encontrar en suelos superficiales y profundos, sedimentos de ríos, lagos, mares, ríos y aguas subterráneas. La biorremediación es una técnica que puede ser eficiente para reducir la presencia de este residuo en el suelo mediante el tratamiento de áreas contaminadas. Numerosos estudios han demostrado la eficacia de la degradación anaeróbica del 2,4-D a través del metabolismo de microorganismos metanogénicos, sulfatoreductores o desnitrificantes. Por lo tanto, el presente estudio tuvo como objetivo analizar la degradación de 2,4-D en diferentes condiciones de oxidación-reducción. Se realizaron pruebas de degradación anaeróbica en diferentes condiciones, metanogénica, desnitrificante y sulfetogénica, utilizando el sedimento recolectado en el embalse de Itaipú. Los resultados de las pruebas muestran que hubo una variación en la remoción de 2.4-D entre los diferentes medios de oxidación-reducción, siendo 9.26% para la condición desnitrificante, 63.33% para la condición sulfetgénica y 100% entre la condición metanogénica. Por tanto, el medio metanogénico presentó las mejores condiciones para la remediación del herbicida 2,4-D en las condiciones estudiadas. Los resultados presentados pueden contribuir a un análisis más completo del comportamiento de este compuesto en el medio ambiente, ayudando a desarrollar procesos de biorremediación más eficientes.

Biografía del autor/a

Gabriela Vaz Lobo Barros, Universidade Federal de Alfenas

Bacharel em Ciência e Tecnologia pela Universidade Federal de Alfenas (UNIFAL) em 2018, Engenheira Ambiental pela Universidade Federal de Alfenas (UNIFAL) em 2021. Atualmente é mestranda na Universidade Federal de Alfenas (UNIFAL).

Bruna Del Busso Zampieri, Universidade Federal de Alfenas

Doutorado em Microbiologia Aplicada pela UNESP - Campus de Rio Claro.  Doutorado sanduíche na Wageningen University and Research (Holanda) no grupo de fisiologia microbiana. Mestrado também pelo curso de Pós-Graduação em Microbiologia Aplicada (UNESP - Campus de Rio Claro). Graduação em Ciências Biológicas com habilitação em Biologia Marinha e Gerenciamento Costeiro na Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" - UNESP - Campus do Litoral Paulista. Pesquisadora do Laboratório de Microbiologia Marinha (MicroMar), UNESP - CLP. Membro do Laboratório de Microbiologia da Universidade Federal de Alfenas - Campus Poços de Caldas. Atuando na área de Microbiologia, com ênfase em Microbiologia Aplicada e Ambiental. 

Tális Pereira Matias, Universidade Federal de Alfenas

Doutorando em Ciências Ambientais, Mestre em Ciência e Engenharia Ambiental e Engenheiro Ambiental pela Universidade Federal de Alfenas (UNIFAL-MG), atuando nas áreas de avaliação de impactos ambientais, microbiologia e biotecnologia ambiental, gestão e educação ambiental.

Gian Paulo Giovanni Freschi, Universidade Federal de Alfenas

Possui graduação em Química pela Universidade Federal de São Carlos (1999), mestrado em Química pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2001) e doutorado em Química pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2005). Atualmente é professor Associado II da Universidade Federal de Alfenas. Tem experiência na área de Química Analítica, com ênfase em Análise Instrumental e Técnicas Avançadas de Tratamento de Águas, atuando principalmente nos seguintes temas: Fotoquímica; Especiação Química e Espectrometria Atômica.

Adriano Barbosa, Universidade Federal de Alfenas

Possui graduação em Química Bacharelado com Atribuições Tecnológicas (2007) e Química Licenciatura, mestrado em Química (2010) e Doutorado em Química Analítica (2015) ambos pela Universidade Federal de Alfenas MG. Atualmente é Químico na Universidade Federal de Alfenas - MG/Campus de Poços de Caldas desenvolvendo metodologias analíticas e métodos de preparo de amostra.

Leonardo Henrique Soares Damasceno, Universidade Federal de Alfenas

Engenheiro Agrícola formado pela Universidade Federal de Lavras (UFLA) em 2001, Mestre em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Universidade de São Paulo (São Carlos) em 2004 e Doutor em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Universidade de São Paulo (São Carlos) em 2008. Atualmente é Professor Adjunto da Universidade Federal de Alfenas (UNIFAL-MG), no Instituto de Ciência e Tecnologia, em Poços de Caldas (MG). Desenvolve projetos de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação em Engenharia Ambiental, com ênfase em Biotecnologia Ambiental, atuando principalmente nos seguintes temas: desenvolvimento de biorreatores anaeróbios, remediação de resíduos tóxicos e remediação, recuperação e valoração de resíduos de mineração.

Gunther Brucha, Universidade Federal de Alfenas

Possui graduação em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de São Carlos (1997), mestrado em Ciências da Engenharia Ambiental pela Universidade de São Paulo (2001), doutorado em Engenharia Civil pela Escola de Engenharia de São Carlos (2007) e Pós-Doutorado no Departamento de Tecnologia Ambiental da Universidade de Wageningen, Holanda (2016-2017). Atualmente é Professor Associado 2, lotado no Instituto de Ciencias e Tecnologia da Universidade Federal de Alfenas (UNIFAL), Campus de Poços de Caldas, membro permanete do Pragrama de Pós-Graduação em Ciências e Engenharia Ambiental da UNIFAL. Tem experiência na área de Microbiologia, com ênfase em Microbiologia Ambiental, atuando principalmente nos seguintes temas:microbiologia ambiental, saneamento ambiental, biologia molecular, biodegradação.

Citas

Almeida, L. D., & Guimarães, E. C. (2017). Space Distribution Of The Ctc And The Relationship Macronutrients In A Red-Yellow Latosol Cultivated With Coffee. Agronomic Culture, 625–639.

Amarante Júnior, O.P., Santos, T.C.R., & Nunes, G.S. (2003). Breve Revisão de Métodos de Determinação de Resíduos do Herbicida Ácido 2,4- Diclorofenoxiacético (2,4-D). Quim. Nova, .26 (2), 223-229.

Anderson, W. P. (1996). Weed Science: Principles and Applications. 3 ed. St. Paul, MN: West Publishing. 193–197.

APHA, AWW, WEF. Standard methods for the examination of water and wastewater.22th. Edition. Amercian Public Health Association, Washingtion, DC., 2012.

Arora, P.K., & Bae, H. (2014). Bacterial degradation of chlorophenols and their derivatives. Microb Cell Fact 13, 31. https://doi.org/10.1186/1475-2859-13-31

Azubuike, C.C., Chikere, C.B., & Okpokwasili, G.C. (2016). Bioremediation techniques–classification based on site of application: principles, advantages, limitations and prospects. World J Microbiol Biotechnol 32(11):180

Bae, H.S., Yamagishi, T., & Suwa, Y. (2002). Evidence for degradation of 2-chlorophenol by enrichment cultures under denitrifying conditions. Microbiology, 148: 221-227.

Barbosa AMC, Solano MLM, & Umbuzeiro GA (2015). Pesticides in Drinking Water – the Brazilian monitoring program. Front. Public Health, 3: 246.

Barbosa, D.B.P. (2013). Degradação de Atrazina em Solo sob Plantio Direto Aplicada em Formulações de Liberação Controlada. Tese de doutorado. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.

Batalha, E.B.H.L. (2009) Água Potável: O Imperativo da Atualização. CEPIS/OPS, p.1-10.

Belluck, D.A., Benjamin, S.L., & Dawson, T. (1991). Groundwater contamination by atrazine and its metabolites: risk assessment, policy, and legal implications. In: SOMASUNDARAM, L., COATS, J.R. (Ed.). Pesticide transformation products: fate and significance in the environment. Washington: American Chemical Society, p 254-273.

Bouquard, C., Ouazzani, J., Prome, J.C., Briand, I.M, & Siat, P.P. (1997). Dechlorination of Atrazine by a Rhizobium sp. Isolate. American Society for Microbiology, vol. 63, nº 3, p. 862–866.

Braga, B., Hespanhol, I., Conejo, J. G. L., Mierzwa, J. C., Barros, M.T.L., Spencer, M., Porto, M., Nucci, N., Juliano, N., & Eiger, S. Introdução à Engenharia Ambiental. p.6, 2005.

Brasil. MMA - IBAMA – Instituto Brasileiro do Meio Ambiente. http://www.ibama.gov.br/agrotoxicos/relatorios-de-comercializacao-de-agrotoxicos.

Breitenstein, A., Saano, A., Salkinoja-Salonen, M., Andreesen, JR, & Lechner, U. (2001) Analysis of a 2,4,6-trichlorophenol-dehalogenating enrichment culture and isolation of the dehalogenating member Desulfitobacterium frap- Microbiol., 51, 365e371 (2001).

Brucha, G, Aldas-Vargas, A, Ross, Z. Peng, P, Atashgahi, S, Smidt, H, & Langenhoff, Sutton, N.B. 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid degradation in methanogenic mixed cultures obtained from Brazilian Amazonian soil samples. Biodegradation (2021) 32:419–433 https://doi.org/10.1007/s10532-021-09940-3 (0123456789().,-volV() 0123458697().,-volV)

Campos, M.M.C. (2009) Estudo da Remoção e Toxicidade dos Pesticidas Atrazina e Oxifluorfem pela Cianobactéria Microcystis novacekii. Dissertação (Mestrado em Ciências Farmacêuticas) – Faculdade de Farmácia da Universidade Federal de Minas.

Candiotto. L. Z. P., Schimitz, L. A., Cichoski, P., Meira, R. A., Meira, S. G., & Dambros, T. C. (2013). Agricultura orgânica em oito município da região sudoeste do Paraná. Editora Unioeste: Francisco Beltrão, 2013.

Cataldo, D.A., Haroon, M., Schrader, L.E., & Youngs,V.L (1975). Rapid colorimetric determination of nitrate in plant tissue by nitration of salicylic acid. Communications in Soil Science and Plant Analysis, v.6, p.71-80.

Chan, K. H., & Chu, W. (2005). Atrazine removal by catalytic oxidation processes with or without UV irradiation Part II: an analysis of the reaction mechanisms using LC/ESI-tandem mass spectrometry. Applied Catalysis B: Environmental, v. 58, p. 165 – 174.

Christiansen, N., & Ahring, B.K. (1996). Desulfitobacterium Hafniense sp. anaerobic, reductively dechlorinating bacterium, Int. 442e448.

Crafts, A.S. (1961). The chlorophenoxy herbicides. In: Crafts, A. S. The chemistry and mode of action of herbicides. Interscience Publishers, New York and London. Chapter 6. 52-70.

Douglass, J. F., Radosevich, M., & Tuovinen, O.H. (2015) Mineralization of atrazine in the river water intake and sediments of a constructed flow-through wetland. Ecological Engineering, 72, 35–39.

Deursen, M. V. (2016). Biodegradation of a pesticide mixture under different redox contidions. Sub-department of environmental technology, p.59.

Egler, M. (2002). Utilizando a Comunidade de Macroinvertebrados Bentônicos na Avaliação da Degradação de Ecossistemas de Rios em Áreas Agrícolas. Escola Nacional de Saúde Pública, FIOCRUZ, Dissertação de Mestrado, Rio de Janeiro, 2002.

Ghassemi, M., L. Fargo, P., Painter, S., Quinlivan, R., Scofield & A. Takata. (1981). Environmental Fates and Impacts of Major Forest Use Pesticides. EPA. Office of Pesticides and Toxic Substances. pp. 101-148.

Guedes, S. F. (2010). Estudo da Biodegradação do Ácido 2,4-diclorofenoxiacético, um Herbicida Selectivo Amplamente Utilizado na Agricultura, por uma Estirpe de Penicillium. Dissertação (Mestrado em Tecnologia e Segurança Alimentar)- Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, Monte da Caparica, Distrito de Setúbal, Portugal.

Häggblom, M. (1990). Mechanisms of bacterial degradation and transformation of chlorinated monoaromatic compounds. J Basic Microbiol, 30, 115–141

Häggblom, M.M., Rivera, M.D., & Young L.Y. (1993). Influence of alternative electron acceptors on the anaerobic biodegradability of chlorinated phenols and benzoic acids. Appl Environ Microbiol., 59 (4): 1162-116.

Javaroni, R.C.A, Landgraf, M.D., & Rezende, M.O. (1998). Comportamento dos Herbicidas Atrazina e Alaclor em Solo Preparado para o Cultivo de Cana-de-Açúcar. Química Nova, p. 58-64.

La Cecilia, D., & Maggi, F. (2016). Kinetics of atrazine, deisopropylatrazine, and deethylatrazine soil biodecomposers. Journal of Environmental Management, v. 183, n. September, p. 673–686.

Lee, Y., Lee, C., & Yoon, J. (2003). High Temperature Dependence of 2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid Degradation by Fe3+/H2O2 System. Chemosphere, 51, 963-971.

Li, Z., Suzuki, D., Zhang, C., Yoshida, N., Yang, S., & Katayama, A. (2013). Involvement of Dehalobacter strains in the anaerobic dechlorination of 2, 4, 6-trichlorophenol. Journal of bioscience and bioengineering, 116(5), 602-609.

Matias, T. P., Braga, J. K., & Brucha, G. (2019). Anaerobic biodegradation of atrazine under different redox conditions. International Journal of Advanced Engineering Research and Science (IJAERS), 6(10), 227-236. Doi: 10.22161/ijaers.610.35

Neves, P.D.M., Mendonça, M. R., Bellini, M., & Possas, I.B. (2020). Intoxicação por agrotóxicos agrícolas no estado de Goiás, Brasil, de 2005-2015: análise dos registros nos sistemas oficiais de informação. Ciênc. saúde coletiva 25 (7). https://doi.org/10.1590/1413-81232020257.09562018

Nicholson, D.K., Woods, S.L., Istok, J.D., & Peek, D.C. (1992). Reductive dechlorination of chlorophenols by a pentachlorophenolacclimated methanogenic consortium. Appl Environ Microbiol., 58, 2280-2286.

Pignati, W. A., Lima, F.A.N.S., Lara, S.S., CORREA, M.L.M., Barbosa, J. R., Leão, L.H.C., & Pignatti, M. G. (2017). Distribuição espacial do uso de agrotóxicos no Brasil: uma ferramenta para a Vigilância em Saúde. Ciência & Saúde Coletiva, 22 (10), 3281-3293. http://dx.doi.org/10.1590/1413-812320172210.17742017.

Rodrigues, M. V. N., & Serra, G. E. Determinação de resíduos de 2,4D em amostras vegetais. Pesticidas R. Téc. Cient., Curitiba, 6,99-104.

Robles-Gonzalez, I., Rios-Leal, E., Ferrera-Cerrato, R., EsparzaGarcia, F., Rinderkenecht-Seijas, N., & Poggi-Varaldo, H.M. (2006) Bioremediation of a mineral soil with high contents of clay and organic matter contaminated with herbicide 2, 4-dichlorophenoxyacetic acid using slurry bioreactors: effect of electron acceptor and supplementation with an organic carbon source. Process Biochem 41(9):1951–1960.

Takeuchi, R., Suwa, Y., Yamagishi, T., & Yonezawa, Y. (2000). Anaerobic transformation of chlorophenols in methanogenic sludge unexposed to chlorophenols. Chemosphere, 41: 1457-1462.

Vieira, M. G., Steinke, G., Arias, J. L. O., Primel, E. G., & Cabrera, L. C. C. (2017). Avaliação da Contaminação por Agrotóxicos em Mananciais de Municípios da Região Sudoeste do Paraná. Rev. Virtual de Química.

Villemur R, Lanthier M, Beaudet R, & Lépine F (2006) The Desulfitobacterium genus. FEEMS Microbiol Rev 30:706–733.

Walker, D. C., & Martin, J. P. (1975). Microobial decomposition of ring 14C-atrazine, cyanuric acid, and 2-choro-4,6-dinamino-s-trizine. Journal of Environmental Quality, Madison, 4, 134-139.

Wu CY, Zhuang L, Zhou SG, Li FB, & Li XM (2009) Fe (III)- enhanced anaerobic transformation of 2, 4-dichlorophenoxyacetic acid by an iron-reducing bacterium Comamonas koreensis CY01. FEMS Microbiol Ecol 71(1):106–113

Xi, Y., Mallavarapu, M., & Naidu, R. (2010) Adsorption of the herbicide 2,4-D on organo-palygorskite. Applied Clay Science, 49, 255-261.

Yang, Z., Xu, X., Dai, M., Wang, L., Shi, X., & Guo, R (2017). Rapid degradation of 2, 4-dichlorophenoxyacetic acid facilitated by acetate under methanogenic condition. Bioresour Technol, 232:146–151.

Descargas

Publicado

25/04/2022

Cómo citar

BARROS, G. V. L.; ZAMPIERI, B. D. B. .; MATIAS, T. P. .; FRESCHI, G. P. G. .; BARBOSA, A.; DAMASCENO, L. H. S. .; BRUCHA, G. Estudio de la biodegradación anaerobia del herbicida 2,4-d bajo diferentes condiciones de oxireducción. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 6, p. e20511628848, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i6.28848. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/28848. Acesso em: 26 nov. 2024.

Número

Vol. 11 Núm. 6

Sección

Ingenierías

Licencia

Derechos de autor 2022 Gabriela Vaz Lobo Barros; Bruna Del Busso Zampieri; Tális Pereira Matias; Gian Paulo Giovanni Freschi; Adriano Barbosa; Leonardo Henrique Soares Damasceno; Gunther Brucha

Creative Commons License

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.

Los autores que publican en esta revista concuerdan con los siguientes términos:

1) Los autores mantienen los derechos de autor y conceden a la revista el derecho de primera publicación, con el trabajo simultáneamente licenciado bajo la Licencia Creative Commons Attribution que permite el compartir el trabajo con reconocimiento de la autoría y publicación inicial en esta revista.

2) Los autores tienen autorización para asumir contratos adicionales por separado, para distribución no exclusiva de la versión del trabajo publicada en esta revista (por ejemplo, publicar en repositorio institucional o como capítulo de libro), con reconocimiento de autoría y publicación inicial en esta revista.

3) Los autores tienen permiso y son estimulados a publicar y distribuir su trabajo en línea (por ejemplo, en repositorios institucionales o en su página personal) a cualquier punto antes o durante el proceso editorial, ya que esto puede generar cambios productivos, así como aumentar el impacto y la cita del trabajo publicado.