Efeito das plantas na acumulação de mercúrio em sedimentos de sapais

Abstract

Com o objectivo de estudar o efeito das raízes na distribuição de mercúrio em sedimentos de sapais, foram recolhidos cores de sedimentos, com 60 cm de profundidade, em dois sapais da Ria de Aveiro com diferentes graus de contaminação. Os cores foram recolhidos em áreas não colonizadas e em áreas colonizadas pelo Halimione portulacoides e pelo Arthrocnemum fruticosum. Os cores foram seccionados em camadas de 5 cm de espessura e as raízes de cada camada foram separadas dos sedimentos. Para além dos sedimentos, foram também recolhidas folhas e caules das plantas colonizadoras nos dois sapais. Em cada camada de sedimento procedeu-se à determinação da temperatura, pH, matéria orgânica (LOI e Carbono orgânico), humidade, granulometria, biomassa subterrânea, alumínio, ferro e manganês (total e extraído com uma solução de hidroxilamina). As águas intersticiais foram extraídas de cada camada de sedimentos e procedeu-se à determinação de carbono orgânico dissolvido, ferro e manganês, nas mesmas. O mercúrio total foi analisado na fracção sólida do sedimentos e na biomassa subterrânea; nas águas intersticiais foi determinado mercúrio total e reactivo. Na biomassa subterrânea procedeu-se ainda à determinação de ferro e manganês totais. Todas as determinações químicas efectuadas nos sedimentos e nas águas intersticiais dos sedimentos colonizados do sapal contaminado, evidenciam um padrão de distribuição vertical semelhante, caracterizado pela existência de um incremento nas camadas sub-superficiais que contêm maior biomassa subterrânea (entre 10-25 cm de profundidade). Estes perfis contrastam com a uniformidade observada nos perfis verticais dos cores de sedimentos não colonizados. As concentrações máximas de ferro extraído indicam a existência de um zona com natureza óxica favorecendo a precipitação de óxidos e hidróxidos de ferro nas camadas de sedimentos sub-superficiais. As concentrações de mercúrio na fracção sólida e nas águas intersticiais apresentam também incrementos nessas mesmas camadas (max. 39,3 ?g g-1 e 29,3 ng L-1, respectivamente). Estas camadas por sua vez, são enriquecidas em carbono orgânico dissolvido e particulado. As concentrações máximas de mercúrio e ferro ocorrem acima das camadas de sedimentos com maior quantidade de biomassa subterrânea. As concentrações de mercúrio na biomassa subterrânea ocorreram nas mesmas camadas dos sedimentos (max. 120 ? g g-1 para o Halimione portulacoides e 49 ?g g-1 para o Arthrocnemum fruticosum) As concentrações de mercúrio nos sedimentos do sapal menos contaminado, apresentam um perfil semelhante, no entanto as concentrações de mercúrio são mais baixas (max. 1,7 ?g g-1). A biomassa subterrânea nestas camadas apresenta também maiores concentrações de mercúrio (3,2 ?g g-1 para o Halimione portulacoides e 1,5 ? g g-1para o Arthrocnemum fruticosum). Os resultados obtidos apontam para uma intensa mobilização do mercúrio em sedimentos colonizados. O mercúrio é transportado para a zona dos sedimentos com raízes à medida que a planta toma água e é incorporado em óxidos e hidróxidos de ferro formados na rizosfera. Os perfis paralelos de mercúrio dissolvido e carbono orgânico dissolvido observados nas águas intersticiais sugerem um mecanismo de competição entre o carbono orgânico dissolvido e os óxidos e hidróxidos de ferro para a retenção de mercúrio em sedimentos de sapais colonizados. As baixas concentrações de mercúrio registadas na biomassa aérea apontam para o facto da mobilização do mercúrio se processar fundamentalmente entre os sedimentos e as raízes, sendo apenas uma pequena fracção do metal translocada para os órgãos superiores das plantas.

In order to examine the effect of roots on mercury distribution in salt-marsh sediments, 60-cm sediment cores were collected in two salt marshes of Ria de Aveiro with different degrees of contamination. Sediment cores were taken in non-vegetated areas and in sediments colonised by Halimione portulacoides and Arthrocnemum fruticosum. Cores were sliced in 5-cm layers. Roots were separated from each sediment layer of the core. Leaves and stems of the two plants from the two marshes were also collected. Temperature, pH, loss on ignition, total organic carbon, pore water content, particle size, belowground biomass, aluminium, total and extracted (hydroxylamine solution) iron and manganese were measured in each sediment layer. Pore waters were extracted from the several sediment layers and organic carbon, iron, manganese determined. Total mercury was analysed in sediment solids and biomass, and reactive and total mercury in pore waters. Total iron and manganese were also analysed in belowground biomass. All chemical determinations in colonised sediments and pore waters from the contaminated site showed a common vertical distribution pattern: sharp increase in the sub-surface layers containing high belowground biomass (between 10 and 25-cm depth). These profiles contrast with the uniformity observed in non-colonised sediment cores. The peak concentration of extractable iron indicates the existence of oxic/suboxic conditions favouring the precipitation of Fe-oxides at sub-surface sediments. Mercury concentrations in solids and pore waters display also sharp increments at the same sub-surface layers (max. 39.3 ? g g-1 and 29.3 ng L-1, respectively). These layers are also enriched in particulate and dissolved organic carbon. Mercury and iron peaks occurred above the higher root biomass. Concentration peaks were registered in sediments colonised by the two plants. Similarly, mercury in roots was higher at the same sediment layers (max 120 ? g g-1 for Halimione portulacoides and 49 ? g g-1 for Arthrocnemum fruticosum). The mercury concentration in the less contaminated site presented a similar profile in the solids, although levels being much lower (max. 1.7 ?g g-1). Roots from these layers showed also higher mercury concentrations: 3.2 for Halimione portulacoides and 1.5 ?g g-1 for Arthrocnemum fruticosum. Our results point to an intense mobilization of mercury in colonised sediments. Mercury is transported to the rooting sediments as plant uptakes water and then incorporated on Fe-oxides formed in the rhizosphere. Parallel concentrations of dissolved mercury and dissolved organic carbon in the sediment pore waters suggest a competition mechanism between organic carbon and Fe-oxides for mercury. Lower mercury concentrations in the aerial biomass point that mercury is mainly cycled between sediment and roots and only a small fraction is translocated to the upper parts.