Dissolução aprimorada de arsênico em solos anaeróbicos após aplicação de corretivo orgânico: detergente ácido
Scientific Reports volume 13, Artigo número: 217 (2023) Citar este artigo
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A aplicação de corretivos orgânicos (OAMs) muitas vezes aumenta a dissolução do arsênico (As) em solos de arroz. Portanto, compreender as propriedades dos OAMs que determinam a extensão da dissolução do As é essencial para o manejo adequado do solo. Uma vez que a dissolução aumenta com a diminuição do potencial redox do solo causado pela respiração microbiana, a decomposição dos OAMs pode ser um fator crítico no controle da dissolução do As em solos alterados. Nossa hipótese é que o conteúdo de matéria orgânica solúvel em detergente ácido (ADSOM, composto principalmente de matéria orgânica não fibrosa e hemicelulose) em OAMs pode ajudar a estimar o potencial dos OAMs na aceleração da dissolução de As em solos com adição de OAMs. Portanto, dois tipos de solo contrastantes, Andosol e Fluvisol, foram misturados com 24 OAMs diferentes e submetidos à incubação anaeróbica durante 14 semanas. Mudanças no Eh do solo e no conteúdo de As dissolvido foram monitoradas durante todo o período de incubação, e as espécies de As em fases sólidas e os conteúdos de ferro ferroso (Fe (II)) nos solos foram medidos após 2 e 6 semanas de incubação. Quanto maior o teor de ADSOM em solos com OAMs, maior será o teor de As dissolvido nos solos e menores serão os valores de Eh. O As dissolvido também se correlacionou positivamente com a proporção de As(III) nas fases sólidas e o teor de Fe(II) após 2 e 6 semanas de incubação, indicando que a decomposição do ADSOM levou à redução das condições do solo, promovendo assim a redução de As(V) e óxidos de Fe contendo As e subsequente dissolução de As. Os resultados foram consistentes entre os dois tipos de solos, apesar do teor de As dissolvido no Andosol ser duas ordens inferior ao do Fluvisol. Este é o primeiro estudo a demonstrar que o ADSOM pode ser um indicador proeminente do potencial dos OAMs, para promover a dissolução do As, quando aplicado em solos arrozais.
O arsênio (As) existe onipresente nos solos como As inorgânicos e espécies orgânicas. Os solos nos arrozais sofrem inundações durante parte do período de cultivo, o que cria condições propícias para as plantas de arroz absorverem As dos solos1. A inundação prolongada do solo causa um aumento nas concentrações de As dissolvido em solos de arroz. A respiração dos microrganismos do solo diminui o potencial redox do solo, resultando na redução de As(V) para As(III) nos solos. Tanto o As(V) quanto o As(III) são absorvidos por uma ampla gama de minerais do solo, como óxidos de Fe, minerais de alumínio (Al) e minerais argilosos2,3,4. No entanto, a sorção de As(III) nestes minerais é muito menor do que a de As(V)2,5,6, embora quantidades comparáveis ou maiores de As(III) do que As(V) sejam sorvidas em óxidos de Fe em pH próximo do neutro7 ,8. Além disso, a coexistência de matéria orgânica dissolvida (DOM) e ânions dissolvidos aumentam à medida que a dissolução dos solos e materiais relacionados compete por locais de sorção com As9,10,11, e isso ocorre mais significativamente para As(III) do que para As(V). em pHs fracamente ácidos a neutros8,10. Assim, a redução de As(V) para As(III) resulta na dissolução de As das fases sólidas do solo. Considera-se também que a liberação de As de solos anaeróbicos surge da dissolução redutiva de óxidos de Fe contendo As, uma vez que As e Fe estão intimamente e positivamente relacionados nas soluções do solo . No entanto, estudos recentes demonstraram que a redução dos óxidos de Fe contendo As nem sempre causa um aumento no conteúdo de As dissolvido porque o As liberado é incorporado nas fases secundárias de Fe recém-formadas ; no entanto, a redução prolongada e a dissolução dos óxidos de Fe eventualmente causam a liberação de As na fase de solução do solo .
O uso suplementar de corretivos orgânicos (OAMs) em solos arrozais foi recentemente reavaliado para melhorar suas propriedades químicas e status de nutrientes para o cultivo de arroz17,18. O uso de OAMs em arrozais é benéfico porque ajudam a reduzir a necessidade ou a substituir fertilizantes químicos; no entanto, a sua capacidade de solubilizar As é motivo de preocupação. Embora os OAMs possam acelerar os processos de redução e aumentar o teor de MOD nos solos, a aplicação de OAMs diminui o conteúdo de As disponível, diminuindo assim as concentrações de As nas plantas de arroz . Isso pode ocorrer porque o As é fixado com substâncias húmicas ou complexado com o DOM21,22, enquanto - e isso provavelmente acontece com mais frequência- a aplicação de OAM dissolve mais As na fase de solução dos solos anaeróbicos e aumenta a absorção de As pelas plantas de arroz23,24. Suda e Makino demonstraram que o aumento na dissolução de As em solos anaeróbicos com a aplicação de OAMs poderia ser explicado pela aceleração da redução do solo intimamente associada à biodecomponibilidade dos OAMs aplicados (ou seja, desprendimento de As induzido pela redução de As(V ) e óxidos de Fe contendo As), e não pelo aumento no conteúdo de substâncias concorrentes para locais de sorção.