ABSTRACT The most abundant and critical elements in residues from well drilling and prospecting are barium and sodium. Ecotoxicological tests have been used to evaluate the toxicity caused by toxic substances present in the soil. The objective of the present study was to verify the effect of the application of drilling residue from oil wells on Oligochaeta activity. After incubation of the soil with residue doses – BaSO4 and NaCl – three ecotoxicological tests were performed in which the species Eisenia andrei was used as a bioindicator. The avoidance behavior test showed that there was a negative effect of the application of the residue at a dose of 234 t ha-1 on Oligochaeta activity. However, the application of BaSO4 alone did not show damage to the earthworms, unlike what was observed for NaCl application. These results indicate that sodium was the element that most restricted the activity of these organisms.

A fitoextração de metais pesados usando agentes quelantes tem sido amplamente estudado para a remediação de solos contaminados. Para avaliar a eficiência do EDTA na fitoextração induzida de Ba e Pb, usando Brachiaria decumbens para a remediação de solos contaminados por perfuração poço de petróleo e resíduos de exploração, foi conduzido um experimento, aplicando uma dose única (6 mmol EDTA kg-1 solo) e divisão de doses de EDTA (três aplicações de 2 mmol EDTA kg-1 solo). As amostras foram submetidas a extrações sequenciais com o método proposto por Ure et al. (1993), conforme modificado por Rauret et al. (1999). A aplicação de EDTA não influenciou a distribuição do Ba nas diferentes frações geoquímicas. A produção de matéria seca não diferiu significativamente entre os tratamentos e o controle, demonstrando assim a tolerância das plantas com as condições experimentais. Houve maior absorção de Pb pelas plantas com a aplicação de EDTA. A aplicação de uma dose única de EDTA influenciou a absorção de Pb e sua translocação para a parte aérea das plantas. A aplicação dividida das doses favoreceu maior acúmulo de Pb nas raízes. Devido à sua tolerância para os metais pesados EDTA, B. decumbens tem o potencial para ser utilizado em fitoestabilização.

The phytoextraction of heavy metals using chelating agents has been widely studied for the remediation of contaminated soils. To evaluate the efficiency of EDTA-induced phytoextraction of Ba and Pb using Brachiaria decumbens for the remediation of soil contaminated by oil well drilling and exploration waste, an experiment was conducted by applying a single dose (6 mmol EDTA kg-1 soil) and split doses of EDTA (three applications of 2 mmol EDTA kg-1 soil). The samples were subjected to sequential extractions using the method proposed by Ure et al. (1993) as modified by Rauret et al. (1999).The application of EDTA did not influence the distribution of Ba in various chemical fractions of the soil. The dry matter production did not differ significantly between the treatments and the control, thereby demonstrating the tolerance of plants to the experimental conditions. The absorption of Pb by plants was influenced by the application of EDTA. The application of a single dose of EDTA influenced the absorption of Pb and its translocation to the aerial plant parts. The application of split doses favoured higher accumulation of Pb in roots. Because of its tolerance to heavy metals and EDTA, B. decumbens has the potential to be used in phytostabilisation.

Com o objetivo de avaliar a possível solubilização do sulfato de bário em solos sob condições redutoras e aumento da biodisponibilidade do bário, instalou-se ensaio em vasos com Oryza sativa. Avaliaram-se doses de bário e duas condições de potencial redox. Os resultados do fracionamento geoquímico demonstraram que a condição de redução favoreceu o aumento nos teores de bário nas formas de maior labilidade e diminuição nas formas de maior estabilidade. A produção de grãos foi influenciada, de forma negativa, pela aplicação da maior dose de bário. Os teores mais elevados e acúmulo de bário nas folhas, raízes, e grãos foram encontrados na maior dose e na condição de redução. Esses resultados evidenciaram que a condição de redução proporcionou maior biodisponibilidade desse elemento.

To evaluate the possible solubilization of barium sulfate in soils under reducing conditions and its effects on barium bioavailability, an Oryza sativa pot trial was established. Increasing barium doses and two redox potential conditions were evaluated. The geochemical fractionation data demonstrated that reducing conditions led to an increase in the levels of more labile forms of barium and a reduction in more stable forms. Furthermore, higher doses of barium were found to have a negative impact on grain production. The highest levels of barium accumulation in the leaves, roots, and grains were observed with the highest barium dose under reducing conditions. These results demonstrate that reducing conditions increased barium bioavailability and absorption by rice plants.

Two parallel tests were carried out to evaluate barium solubility in soils treated with barite under reducing conditions: one in leaching columns and another with potted plants cultivated with rice. Soils were treated with three doses of barite and kept at two humidity levels. The reduction (-200 mV) condition promoted an increase in barium in the geochemical fraction of higher liability, higher concentrations of barium in the leached extracts, and higher absorption by rice plants. As a result of increased uptake and accumulation of barium, the plants showed stunted growth

Com o objetivo de avaliar a técnica da fitoestabilização para remediar solo contaminado com zinco, foram utilizadas as espécies Eucalyptus urophylla e Eucalyptus saligna em conjunto com os resíduos siderúrgicos escória de aciaria e carepa de laminação. O experimento foi realizado em casa de vegetação na Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, utilizando-se um solo contaminado com Zn, coletado em área próxima ao pátio de minério do Porto de Itaguaí e ao local de disposição de resíduo perigoso da Cia Mercantil e Industrial Ingá em Itaguaí-RJ. O substrato foi tratado com dois agentes inertizantes: um resíduo industrial com característica alcalina (escória de aciaria) nas doses de 4 e 6% e outro com alto teor de óxido de ferro usado como adsorvente (carepa de laminação), em dose única de 1%. Após o transplantio das mudas, foram feitas coletas do substrato para determinação do pH e o fracionamento de Zn nas diferentes formas químicas. Verificou-se que o substrato, não tratado, apresentava alto teor de zinco nas frações fitodisponíveis. Os tratamentos causaram a redução nas concentrações de Zn nas formas químicas hidrossolúveis e trocáveis e aumento nas fases mais estáveis. A menor dose de escória de aciaria foi suficiente para provocar diminuição nas concentrações de zinco em solução, sendo esse efeito evidenciado pelo desenvolvimento das plantas, enquanto a maior dose de escória de aciaria promoveu maior crescimento das espécies. A espécie que obteve melhor desenvolvimento foi o E. urophylla, entretanto, a que apresentou maior acúmulo total de Zn foi o E. saligna.

With the aim of assessing the phytoremediation process to improve the soil contamination with zinc, it was used Eucalyptus urophylla and Eucalyptus saligna with slag from steelmaking and scales from hot-strip mills. The experiment was conducted in a greenhouse at the Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, using a soil contaminated with zinc, collected in an area near the ore yard at Itaguaí harbor as well at the local of disposition of hazardous waste of Mercantil and Industrial Ingá Co. at Itaguaí-RJ. The substrate was treated with two inertizing agents: industrial waste with alkaline caracteristics (steelmaking slag) in 4 and 6% doses and another one with high content of iron oxide used as adsorption material (hot-strip mill scale) at single dose of 1%. After seedling transplant, the substrate was collected in order to determine pH and zinc fractionation in its different chemicals forms. It was verified that the not treated substrate showed high zinc content in bioavaiable fractions. This caused a reduction in the Zinc concentration in the water-soluble and exchangable forms and increase in more stable phases. The smallest dose of steelmaging slag was sufficient to cause a reduction of zinc concentrations solutions and this effect was showed clearly in the plant development, while the highest dose of steelmaging slag promote higher development in the species. The specie that obtained better development was E./ urophylla, that one showing higher zinc content was E. saligna.

In order to evaluate possible solubility of BaSO4 in soils under reducing conditions, column leaching assay was settled down, where the soil received three doses of BaSO4 (100, 300 and 3000 mg kg-1) at two humidities. After reaching an Eh of -200 mV rainfall of 200 mm per day-1 was simulated. The condition of reduction led to the increased levels of barium in the fractions of higher lability and the highest levels of barium in the leachate extract, which were above the potability standards. Only 0.05% of barium in the column that received the highest dose was removed by leaching.

RESUMO Este trabalho teve como objetivo avaliar a utilização de dois resíduos industriais na redução de disponibilidade de zinco e cádmio em solo contaminado. O experimento foi conduzido em casa de vegetação na Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro por 225 dias, utilizando-se um substrato contaminado com zinco e cádmio, coletado no pátio de minério do Porto de Itaguaí, e próximo ao local de disposição de resíduo perigoso da Cia Mercantil e Industrial Ingá em Itaguaí, RJ. O substrato foi tratado com dois agentes inertizantes, assim descritos: um resíduo industrial com característica alcalina (Escória de Aciaria) em duas doses 4 e 6%, e outro com alto teor de óxido de ferro como adsorvente (Carepa de Laminação), em dose única de 1%. Após o plantio das mudas de Eucalyptus urophylla, foram feitas coletas do substrato em cada unidade experimental para determinação das frações biodisponíveis (extraído com MgCl) e a não disponível. O substrato não tratado apresentava alto teor de cádmio e zinco na fração biodisponível. Os tratamentos causaram uma redução na disponibilidade desses elementos no solo, evidenciado na absorção diferenciada pelas plantas. Por causa da maior disponibilidade do cádmio e zinco no solo sem adição dos inertizantes, as plantas não resistiram aos altos teores desses elementos e morreram 30 dias após a implantação do experimento. A produção de massa seca foi influenciada positivamente pela aplicação dos agentes inertizantes, apresentando melhor resposta na maior dose de escória de aciaria. A maior dose também propiciou as menores concentrações dos elementos nas plantas, sem provocar deficiência do micronutriente zinco e mantendo o cádmio a níveis não tóxicos para as espécies de eucalipto. Apesar de apresentar menores concentrações de cádmio na dose de 6% de Escória de Aciaria, essa dose resultou na maior extração desse elemento pelas plantas.

ABSTRACT This study aimed to evaluate the use of two types of industrial waste to reduce availability of zinc and cadmium in contaminated soil. The experiment was conducted in a greenhouse at the Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro during 225 days, using a substrate contaminated with zinc and cadmium, collected from the yard of the Itaguaí Port Mining Industry, and near the site of disposal of hazardous waste from two industries, Cia Mercantil and Industrial Inga in Itaguaí. The substrate was treated with two inerting agents: an industrial residue with characteristic alkaline (Slag of Melt Shop) in two doses, 4% and 6%, and a high content of iron oxide as adsorbent (lamination of scale) in a single dose of 1%. After planting the seedlings of Eucalyptus urophylla, substrate was collected from each experimental unit to determine the bioavailable and unavailable fractions (extracted with MgCl ). The substrate, untreated, had a high content of cadmium and zinc in the bioavailable fraction. The treatments caused a reduction in the availability of these elements in the soil, as evidenced in the differential absorption by plants. Due to the increased availability of cadmium and zinc in the soil without the addition of inerting agents, plants did not survive the high levels of these elements, and died 30 days after implantation of the experiment. The dry matter yield was positively influenced by the application of inerting agents, showing better response at higher slag. The highest dose also gave the lowest concentrations of elements in plants without causing nutrient deficiency of zinc and cadmium, maintaining levels that are not toxic to the species of eucalyptus. Although showing lower concentrations of cadmium at 6% Melt Shop Slag, this dose resulted in greater extraction of this element by plants.