Toxicidade do efluente de açaí em sementes de Brassica Oleracea

Abstract

O açai (Euterpe oleracea), fruto nativo da regido amazónica, é um dos principais produtos de extraçâo vegetal do Brasil que, nos últimos anos, vem ganhando especial notoriedade, influenciando positivamente o mercado interno e externo. Durante o beneficiamento do fruto, porém, é gerada uma quantidade relevante de efluentes, cuja destinaçâo é incerta e ainda pouco estudada. Testes com sementes, por outro lado, podem ser ferramentas de baixo custo e fácil aplicaçâo para avaliar a toxicidade de efluentes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do efluente do açai na germinaçâo e desenvolvimento de sementes de repolho (Brassica oleracea). Foram utilizados bioensaios em placa de petri e cámara de germinaçâo durante 120 horas, na completa ausencia de luz, a 24 °C, com o efluente bruto, ou 100%, e diluido nas concentraçöes de 25%, 50% e 75%, além do tratamento controle com água destilada. O efluente diluido em 25% apresentou resultados positivos para a germinaçâo das sementes e crescimento das radículas. Contudo, a análise de regressāo indicou uma relaçâo linear inversa e a toxicidade aumentou a medida que o efluente de açai se apresentou mais concentrado. Esse resultado pode estar relacionado com a salinidade do efluente e indica a necessidade dos pequenos produtores de açai em realizar o tratamento do efluente antes do descarte final ou reúso.

Alternate abstract:

The açai (Euterpe oleracea), a native fruit of the Amazon region, is one of the main plant extraction products in Brazil. In recent years, it has gained special relevance and has influenced the home and foreign market. During fruit processing, however, a relevant amount of effluents is produced, whose destination is uncertain and scarcely studied. Further, seed testing may be low cost and easily applied to evaluate effluent toxicity. Current analysis evaluates the effect of açai effluent on germination and development of cabbage seeds (Brassica oleracea). Bioassays were performed in petri dish and in a germination chamber for 120 hours, in the complete absence of light, at 24°C, with the crude effluent (100%) diluted at concentrations of 25%, 50% and 75%, coupled to control treatment with distilled water. The diluted effluent in 25% showed positive results for seed germination and radicular growth. However, regression analysis indicated an inverse linear relationship. Toxicity increased as açai effluent was more concentrated. This result may be related to the salinity of the effluent and indicates the need of small acai producers to treat adequately the effluent before final disposal or reuse.

Headnote

RESUMO: O açai (Euterpe oleracea), fruto nativo da regido amazónica, é um dos principais produtos de extraçâo vegetal do Brasil que, nos últimos anos, vem ganhando especial notoriedade, influenciando positivamente o mercado interno e externo. Durante o beneficiamento do fruto, porém, é gerada uma quantidade relevante de efluentes, cuja destinaçâo é incerta e ainda pouco estudada. Testes com sementes, por outro lado, podem ser ferramentas de baixo custo e fácil aplicaçâo para avaliar a toxicidade de efluentes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do efluente do açai na germinaçâo e desenvolvimento de sementes de repolho (Brassica oleracea). Foram utilizados bioensaios em placa de petri e cámara de germinaçâo durante 120 horas, na completa ausencia de luz, a 24 °C, com o efluente bruto, ou 100%, e diluido nas concentraçöes de 25%, 50% e 75%, além do tratamento controle com água destilada. O efluente diluido em 25% apresentou resultados positivos para a germinaçâo das sementes e crescimento das radículas. Contudo, a análise de regressāo indicou uma relaçâo linear inversa e a toxicidade aumentou a medida que o efluente de açai se apresentou mais concentrado. Esse resultado pode estar relacionado com a salinidade do efluente e indica a necessidade dos pequenos produtores de açai em realizar o tratamento do efluente antes do descarte final ou reúso.

Palavras-chave: Bioensaio. Germinaçâo. Repolho. Reúso.

ABSTRACT: The açai (Euterpe oleracea), a native fruit of the Amazon region, is one of the main plant extraction products in Brazil. In recent years, it has gained special relevance and has influenced the home and foreign market. During fruit processing, however, a relevant amount of effluents is produced, whose destination is uncertain and scarcely studied. Further, seed testing may be low cost and easily applied to evaluate effluent toxicity. Current analysis evaluates the effect of açai effluent on germination and development of cabbage seeds (Brassica oleracea). Bioassays were performed in petri dish and in a germination chamber for 120 hours, in the complete absence of light, at 24°C, with the crude effluent (100%) diluted at concentrations of 25%, 50% and 75%, coupled to control treatment with distilled water. The diluted effluent in 25% showed positive results for seed germination and radicular growth. However, regression analysis indicated an inverse linear relationship. Toxicity increased as açai effluent was more concentrated. This result may be related to the salinity of the effluent and indicates the need of small acai producers to treat adequately the effluent before final disposal or reuse.

Keywords: Bio-assay. Cabbage. Germination. Reuse.

(ProQuest: ... denotes formulae omitted.)

NTRODUÇÃO

Dentre as mais de 3.000 especies de palmeiras existentes no mundo, 41 generos e 290 especies estão presentes no territorio brasileiro, das quais a maior parte é nativa da Amazonia. Essa biodiversidade contribui para o fortalecimento socioeconómico e cultural do país, especialmente da região Norte (OLIVEIRA; RIOS, 2014), com destaque para a especie Euterpe oleracea Mart., conhecida como açaizeiro. O açai pertence a família Arecaceae, é uma monocotiledónea com frutos lenhosos do tipo drupa, com apenas uma semente, globosas, não uniformes (OLIVEIRA et al., 2002; SODRÉ, 2005).

O açai é um dos principais produtos de extraçâo vegetal do Brasil e, além de gerar emprego e renda das diversas classes sociais, integra a dieta diária e faz parte dos hábitos culturais dos povos nativos amazónicos (SOUZA; BAHIA; 2010; GORDON et al., 2012). O fruto do açai possui alto percentual calórico, elevado teor de lipídios e componentes nutricionais, devido ao seu potencial mineral e protéico (NOGUEIRA et al., 2005). Dadas as suas propriedades antioxidantes, seu alto teor energético e a presença de gorduras insaturadas na composiçâo, houve um aumento vertiginoso na produçâo do fruto a partir da década de 90 no Brasil e a cadeia de produçâo foi impulsionada por uma demanda crescente, tanto no mercado nacional como internacional (CONAB, 2019; GORDON et al., 2012). A produçâo nacional de açai, em 2018, foi superior a 220 mil toneladas; a regiâo Norte foi responsável por mais de 204 mil toneladas, enquanto o Pará contribuiu com 67% dessa produçâo (IBGE, 2018). No municipio de Capitâo Poço, Nordeste do Estado do Pará, a produçâo de açai foi de aproximadamente 38 toneladas em 2018, o que demonstra um acréscimo representativo se comparado a produçâo do ano de 2000, que foi de 19 toneladas (IBGE, 2018).

Apesar da importancia económica no contexto nacional, o processo de beneficiamento do açai gera um volume relevante de efluentes provenientes do uso da água para o amolecimento do fruto e o processamento da polpa (XAVIER et al., 2006; SCHWOB, 2012). Esses efluentes possuem alto teor de poluentes, por apresentar demanda bioquímica de oxigenio (DBO) entre 45 a 90 mg L-1, fósforo total de 11 a 20 mg L-1 e nitrogenio amoniacal de 11 a 14 mg L-1, dependendo da etapa do processamento em que o efluente é caracterizado (OLIVEIRA et al., 2018). Apesar de ser teores abaixo dos apresentados pelo esgoto sanitário, o tratamento, antes do descarte final em corpos d'água, deve ser indicado. Na Regiâo Metropolitana de Belém, capital do Estado do Pará, por exemplo, foi verificado que os centros de venda de açaí estâo distribuídos em vários locais da cidade (FEIO, 2014; PESSOA; TEIXEIRA, 2012), os quais produzem uma quantidade de águas residuárias com características ainda pouco conhecidas. Estima-se que no municipio de Belém seja produzido por volume médio de 485.900 L de efluente de açai, segundo a avaliaçâo a partir dos 85 pontos realizada por Feio (2014), o que equivale a 5 L de efluente para cada litro de açai produzido. Acredita-se que o conjunto de batedores de Belém seja equivalente a uma agroindústria, em termos de capacidade de produçâo de polpa, com o diferencial de que os batedores espalhados não se responsabilizam pelo residuo que produzem, onerando o ambiente, a prefeitura e o contribuinte (PESSOA; TEIXEIRA, 2012).

A fim de se avaliar o impacto do lançamento dos efluentes no ambiente, testes de toxicidade vem sendo empregados como uma ferramenta em ascensão, os quais avaliam os efeitos provocados por agentes poluidores de origem natural ou antropogenica sobre sistemas biológicos ou organismos vivos (ARRAES; LONGHIN, 2012; CAMPAGNA-FERNANDES et al., 2016; GOETZE; THOMÉ, 2004). As exigencias para o monitoramento de efluentes com o uso de ensaios de toxicidade, atualmente, seguem as diretrizes da Resoluçâo do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA), n° 430 de 2011, que dispöe sobre condiçöes, parámetros e diretrizes para o lançamento de efluentes em corpos d'água (BRASIL, 2011). Essa resoluçâo deve ser aplicada sobretudo nos Estados que não possuem regulamentaçâo própria (ARENZON et al., 2011). O Estado do Rio Grande do Sul estabeleceu um manual de toxicidade de efluentes industriais (ARENZON et al., 2011). São Paulo, juntamente com a Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB), vem realizando testes com organismos aquáticos a nivel estadual e nacional, auxiliando os órgäos públicos e privados no monitoramento ambiental (CESAR et al., 1997). O Estado de Santa Catarina, por meio da Portaría FATMA n° 017/02, adotou critérios ecotoxicológicos para os efluentes industriais que são despejados no ambiente (SANTA CATARINA, 2002), assim como o Paraná, por meio da Portaria IAP n° 19, de 10 de fevereiro de 2006 (PARANÁ, 2006).

Um exemplo de teste que vem sendo empregado para avaliar a toxicidade de uma substáncia e/ou mistura são os bioensaios com vegetais (COSTA et al., 2008; SOUZA et al., 2019). Bolonhesi e Lopes (2018), por exemplo, realizaram testes com cebola (Allium cepa) e sementes de alface (Lactuca sativa) para avaliar o grau de toxicidade do efluente bruto e diluido da indústria moveleira, após tratamento em reator anaeróbio em batelada (ASBR) seguido de tratamento aeróbio em batelada sequencial (SBR). O efluente sem diluiçâo e na diluiçâo de 1:6 inibiram a germinaçâo de sementes de alface em 100%. Por outro lado, as diluiçöes de 1:10 e 1:8 inibiram a germinaçâo em 44% e 63%, respectivamente. No estudo de Goetze e Thomé (2004), realizado com a espécie Brassica oleracea var. capitata cv. Kenzan, foram testados os efeitos na germinaçâo de extratos lixiviados e solubilizados das folhas de fumo (Nicotina tabacum) e de eucalipto (Eucalyptos grandis). Em todas as dosagens analisadas ocorreu reduçâo no desenvolvimento e inibiçâo da germinaçâo das sementes, porém, não ocorreram diferenças significativas, ao nivel de 5% de probabilidade, entre os diferentes extratos. O uso de sementes, de um modo geral, é recomendado em testes de toxicidade de efluentes, solos ou sedimentos, por ser rápido, de baixo custo e fácil aplicação, além de haver disponibilidade de material (sementes) durante o ano todo. Outra vantagem é que também há a possibilidade de utilizar esses testes para avaliar a toxicidade aguda e/ou crónica, em condiçöes de laboratorio e/ou campo (ARRAES; LONGHIN, 2012).

Nesse sentido, o presente estudo teve como objetivo avaliar a toxicidade do efluente de açai bruto e diluido em diferentes proporçöes, por meio de testes com semente de repolho (Brassica oleracea).

2 MATERIAL E MÉTODOS

Para a realizaçâo do estudo, utilizou-se de efluente de açai produzido por um estabelecimento no municipio de Capitāo Poço, regiāo Nordeste do Estado do Pará. O fruto de açai é oriundo de uma pequena vila próxima ao municipio, cuja produçâo diária média é de 140 L dia-1. Para a extraçâo da polpa, a metodologia utilizada foi a mesma descrita por Malcher (2011), em que o fruto é lavado com água quente para amolecer o caroço e obter o produto final, que é a polpa.

O efluente foi coletado e armazenado em frasco de polietileno a 4 °C até a análise e realizaçâo do experimento. A caracterizaçâo do efluente foi realizada analisando-se os parámetros temperatura, pH, condutividade elétrica (CE), fósforo total (Ptotal), sólidos totais (ST), sólidos fixos (SF) e voláteis (SV). As análises seguiram as metodologias descritas na Tabela 1.

Para o bioensaio de toxicidade foram utilizadas sementes de repolho (Brassica oleracea), adquiridas comercialmente, com 98% de germinaçâo conforme definiçâo do fabricante. O delineamento utilizado foi o inteiramente casualizado (DIC), com cinco tratamentos e quatro repetiçöes. Utilizaram-se de placas de petri, onde foram acondicionadas oito sementes, totalizando 160 unidades experimentais. Os tratamentos utilizados foram (água: efluente): 100% água destilada (1:0); 25% efluente de açai diluido em água destilada (3:1); 50% efluente de açai (1:1); 75% efluente de açai (1:3) e 100% de efluente de açai ou efluente bruto (0:1). O ensaio foi realizado seguindo metodologia adaptada descrita por Andrade et al. (2010) e Bolonhesi e Lopes (2018). Na base de cada placa de petri foi ajustado papel filtro qualitativo e adicionadas as sementes de B. oleracea igualmente espaçadas. Acrescentou-se 2 mL da soluçâo de cada tratamento em cada uma das placas de petri, as quais foram incubadas em cámara de germinaçâo durante 120 horas, na completa ausencia de luz, a temperatura de 24 °C (± 2 °C). Após o término da incubaçâo, foi observada a ocorrencia de germinaçâo e, nos casos positivos, foi medido o tamanho da radícula (mm), com o auxilio de paquímetro digital. O ensaio realizado pode ser considerado como um teste de toxicidade aguda, pois foi-se utilizado de uma dose única, em um curto período de tempo e analisados os efeitos letal (inibiçâo da germinaçâo) e sub-letal (inibiçâo do desenvolvimento da radícula) nas sementes. A germinaçâo e o crescimento da radícula nas condiçöes de 100% água destilada foram utilizados como parámetro controle e, a partir deste tratamento, foram definidas a taxa de germinaçâo relativa (TG), a taxa relativa de crescimento da radícula (TR) e o índice de germinaçâo (IG), utilizando as Equaçöes 1, 2 e 3, respectivamente (PALACIO et al, 2012; BOLHONHESI; LOPES, 2018).

... (1)

... (2)

... (3)

As variáveis tamanho da radícula, TG, TR e IG foram submetidas aos testes de normalidade (Shapiro-Wilk) (p > 0,05) e homocedasticidade (Bartlett) (p > 0,05) no software R. Quando os dados disponíveis afastaram-se da distribuiçâo normal, ou seja, nâo atenderam a hipótese de normalidade, estas foram submetidas a transformaçâo Box-Cox, conduzindo as variáveis, nâo somente a normalizaçâo, mas também a estabilidade da variáncia. Posteriormente, procedeu-se com análise de variáncia (ANOVA) e o teste de Tukey, a 5% (p < 0,05) de probabilidade para identificar quais pares de médias, dos tratamentos envolvidos, diferem entre si. Os dados também foram submetidos a regressâo polinomial e, para auxiliar na escolha do modelo, foi considerada a significáncia dos coeficientes da equaçâo de regressâo ajustada pelo teste "t" de Student, bem como os valores do coeficiente de determinaçâo (R2) associado a cada modelo. O teste de Tukey e a análise de regressâo foram realizados no programa AgroEstat 1.0 (BARBOSA; MALDOMAR, 2010).

3 RESULTADOS E DISCUSSAO

As características físico-químicas do efluente de açaí utilizado no bioensaio estâo apresentadas na Tabela 2.

As sementes de B. aleracea apresentaram potencial germinativo em todos os tratamentos. Na Tabela 3 estâo apresentados os resultados obtidos pelo teste de Tukey (a 5% de probabilidade), para variáveis tamanho da radícula, TG, TR e IG.

Os valores de TG, TR e IG para os tratamentos de 25, 50 e 75% de efluente apresentaram-se superiores a 100%, uma vez que a germinaçâo e o crescimento da radícula nas condiçöes de 100% água destilada foram utilizados como parámetro controle (Equaçöes 1, 2 e 3). Para as variáveis tamanho da radícula (mm) e TG (%), nâo houve diferença significativa entre os tratamentos. Já para as variáveis TR e IG, houve diferença estatística entre si para os tratamentos 25% e 100%.

O tratamento de 25% efluente apresentou uma TR e um IG de 18% e 25% superiores ao tratamento controle, respectivamente. Se comparado ao tratamento com efluente bruto (100%), esse aumento foi de 81% e 100%, para TR e IG, respectivamente. Esses efeitos podem ser explicados pela presença de material orgánico, macro e micronutrientes diluídos em 25% no efluente, o qual apresentou-se benéfico para as sementes. A presença de fósforo também pode ter sido fundamental para o aumento das variáveis TR e IG no tratamento 25% efluente, uma vez que se trata de um nutriente essencial para o crescimento vegetal, cuja falta nas fases iniciais pode comprometer o desenvolvimento de forma irreparável (GRANT et al., 2001).

Sugere-se que, na diluiçâo de 25%, o efluente possa ser reutilizado como água de irrigaçâo na agricultura, havendo necessidade de mais testes para verificar o efeito em outras culturas, no solo e sobre organismos nâo alvos. Porém, essa é uma técnica que deve ser monitorada e estudada, uma vez que apenas o aumento da concentraçâo de sais já é suficiente para apresentar toxicidade em algum nivel trófico, inclusive em sementes (ARENZON et al, 2011; YOUNG et al, 2012).

De acordo com os dados apresentados na Tabela 3, é possível verificar que o tratamento utilizando 100% de efluente causou efeito inibitório de 54% e 59% nas variáveis TR e IG, respectivamente, se comparadas ao tratamento controle. A caracterizaçâo fisicoquímica (Tabela 2) revelou um efluente bruto mais ácido do que o próprio esgoto doméstico (FEIO et al., 2014), com alta concentraçâo de material sólido, representada pelos valores de SF e SV, e alto valor mineralógico, representado pelos valores de SF e Ptotal. A caracterizaçâo apresentada no presente estudo corrobora os valores encontrados por outros autores (FEIO et al, 2014; OLIVEIRA et al, 2018).

A toxicidade em B. oleraceae nos tratamentos utilizando efluente diluido em 50% e 75% e 100% de efluente bruto pode estar relacionada com a acidez e a salinidade do efluente de açai (YOUNG et al., 2012). Por outro lado, estudos de Cavalcante e Perez (1996) nao constataram que os niveis de pH próximos a 5 interferiram significativamente na germinaçao em papel filtro da espécie Leucaena leucocephala (Lam) de Wit. Já a salinidade, representada pelo parámetro CE, vem sendo apontada como inibidora da germinaçao e/ou alongamento da raiz em sementes de alface por Young et al. (2012), Rodrigues et al. (2013) e Spiassi et al. (2015).

Por meio da análise de regressâo (Figura 1), é possível observar que houve uma relaçao funcional linear e significativa para as variáveis crescimento da radícula e IG e relaçao funcional quadrática e significativa para a variável TG.

A Figura 1 fornece evidencias de uma relaçâo inversamente proporcional entre a diluiçâo do efluente e as variáveis IG, radícula (mm) e TR, de modo que quanto mais concentrado o efluente, menor foi a germinaçâo e o desenvolvimento das sementes, provavelmente, devido a reduçâo na concentraçâo de sais nos tratamentos mais diluidos. Houve uma diminuiçâo de 0,73 mm no tamanho da raiz de B.oleracea para cada aumento de 10% da diluiçâo do efluente. Observou-se a mesma resposta para as variáveis TR e IG. As equaçöes indicaram que houve uma diminuiçâo de 4,8 e 4,5% de TR e IG, respectivamente, a cada 10% do aumento da diluiçâo de efluente de açai utilizado. Já a regressâo quadrática para TR aponta que a partir da proporçâo de 48% de efluente e 52% de água ocorre uma reduçâo no TR. Para essa proporçâo também se encontra o TR máximo do experimento, que foi de 106,8%. Dessa forma, a análise de regressâo confirma os efeitos de toxicidade do efluente de açai para B. oleracea.

Na literatura consultada nâo foram encontrados trabalhos relacionando a toxicidade de sementes com o efluente de açai. Entretanto, os resultados obtidos no presente estudo sâo similares aos reportados por outros autores utilizando diferentes tipos de águas residuárias e efluentes brutos. Estudos indicam que a salinidade nâo só afeta a germinaçâo das sementes, como também reduz o crescimento subsequente das mudas. Bazai e Achakzai (2006), Bolonhesi e Lopres (2018), Spiassi et al. (2015) e Franco et al. (2017) também observaram que quanto maior é a concentraçâo e/ou a salinidade do efluente, menor é a porcentagem de germinaçâo e/ou desenvolvimento das sementes. Spiassi et al. (2013), estudando efluentes bovinos e ovinos diluidos, com CE entre 0,32 e 1,79 dS m-1, verificaram que a salinidade foi tóxica para sementes de alface, mas nâo apresentou toxicidade para sementes de milho, indicando inclusive efeitos positivos para o crescimento das raizes. A toxicidade causada pela salinidade pode estar atribuida a concentraçâo de minerais e ions cloreto, o que leva a dificuldade de absorçâo de água pela planta, dada a alta pressâo osmótica do meio (BAZAI; ACHAKZAI, 2006; FRANCO et al., 2017), além de prejudicar a permeabilidade de Na+, K+ e Ca+2 (RODRIGUES et al, 2013).

Vale ressaltar o alto potencial poluidor do efluente de açai, o qual pode resultar no aumento da DBO e na eutrofizaçâo de ecossistemas aquáticos. A eutrofizaçâo é um problema recorrente em ambientes lenticos no Brasil, devido ao acúmulo de fósforo e nitrogenio. Nesse sentido, o desenvolvimento e a aplicaçâo de técnicas de tratamento previamente ao seu descarte em corpos d'água sâo indispensáveis e merecem destaque. Além disso, os custos ambiental e operacional do tratamento para os batedores de açai poderiam ser reduzidos se fossem encontradas aplicaçöes para esses efluentes, tal como o reúso do efluente na agricultura, após a reduçâo da toxicidade (YOUNG et al., 2012).

Dada a boa performance, os resultados rápidos e reprodutiveis, as sementes de B. oleracea podem ser utilizadas como um modelo para bioensaios de toxicidade de efluentes. Sugere-se, porém, que experimentos futuros sejam realizados a fim de confirmar os resultados obtidos neste estudo, principalmente comparando análises com efluente de açai bruto e tratado a partir de diferentes tecnologías e processos, utilizando espécies in vivo e análises a nivel citogenético.

4 CONCLUSÖES

O efluente de açai influenciou negativamente na germinaçâo e no crescimento da raiz em sementes de repolho, provavelmente devido a salinidade. Quanto mais concentrado o efluente, menor foi a germinaçâo e o desenvolvimento das sementes, exceto na diluiçâo com 25% de efluente (T2). Os resultados deste estudo indicam que o efluente de açai deve ser tratado antes da disposiçâo em corpos d'água ou quando do reúso na agricultura.

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Recebido em: 27/03/2020

Aceito em: 10/10/2020

References

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