Biodegradação do herbicida atrazina por Saccharomyces cerevisiae

Biodegradation of the atrazine herbicide by Saccharomyces cerevisiae

RESUMO

Tendo em vista os vários problemas ambientais e de saúde que o uso crescente de agrotóxicos vem causando, é necessário a otimização de técnicas que visem a sua rápida degradação. A atrazina é um herbicida utilizado no controle de ervas daninhas, principalmente nas culturas de milho e cana-de-açúcar. Nesse sentido, o objetivo deste estudo foi verificar a eficiência da levedura Saccharomyces cerevisiae na degradação do herbicida atrazina em solo contaminado com diferentes concentrações do produto comercial. Foi igualmente testado o efeito da adição de palha de milho no experimento. A fim de determinar a quantidade de gás carbônico (CO₂) liberado durante os ensaios, o qual reflete a atividade da microbiota do solo responsável pela degradação de compostos orgânicos, foi utilizada a técnica da respiração basal do solo. E, paralelamente a isso, para verificar a concentração de atrazina ao longo do experimento (tempo inicial, aos 7, 14 e 63 dias), foi utilizada a análise de cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas (CG-MS). Por meio da análise estatística dos dados de respiração basal do solo, o fator de bioaumento com a levedura foi o mais significativo, seguido da adição de palha de milho. Verificou-se o declínio da concentração de atrazina por intermédio das análises cromatográficas. Assim, sugere-se que a biorremediação com S. cerevisiae tem potencial para elevar as taxas de degradação do herbicida no solo.

bioaumento; agrotóxicos; respiração basal do solo; taxa de degradação

ABSTRACT

Considering the various environmental and health problems that the increasing use of pesticides has been causing, it is necessary to optimize techniques aimed at their rapid degradation. Atrazine is a herbicide used to control weeds, especially in maize and sugarcane crops. Thus, the objective of this study was to verify the efficiency of the Saccharomyces cerevisiae yeast in the degradation of the herbicide atrazine in soil contaminated with different concentrations of the commercial product. The effect of addition of corn straw on the experiment was also tested. In order to determine the amount of carbon dioxide (CO₂) released during the tests, which reflects the activity of the soil microorganism responsible for the degradation of organic compounds, the soil basal respiration technique was used. At the same time, the concentration of atrazine during the experiment (start time, at 7, 14, and 63 days) was analyzed by gas chromatography coupled to the mass spectrometer (CG-MS). Through the statistical analysis of the basal respiration data of the soil, the bioaugmentation factor with yeast was the most significant, followed by the addition of corn straw, and the decline in atrazine concentration was verified through chromatographic analyses. Thus, it is suggested that bioremediation with S. cerevisiae has the potential to increase the rates of degradation of the herbicide in the soil.

bioaugmentation; pesticides; basal soil respiration; rate of degradation

INTRODUÇÃO

Atualmente, a busca pela maior produção de alimentos em espaços cada vez menores vem causando sérios impactos ambientais pela intensa utilização de agroquímicos no controle de pragas e doenças ou para fertilizar o solo. Em razão das características de solubilidade, adsorção, deslocamento, persistência e toxicidade, esses produtos químicos apresentam grande potencial em contaminar solos, águas superficiais e subterrâneas (BENEVIDES; MARINHO, 2015).

A atrazina (2-cloro-4-etilamina-6-isopropilamina-s-triazina) é um dos herbicidas da classe das triazinas mais utilizados em função de seu amplo espectro para o controle de ervas daninhas de folhas largas, baixo custo e por apresentar efeito residual no solo (MANDELBAUM; ALLAN; WACKETT, 1995). Esse herbicida é frequentemente utilizado nas culturas de milho, cana-de-açúcar, sorgo e em pastagens (BALCI et al., 2009).

A elevada persistência da atrazina nos solos e sedimentos é devido à sua alta capacidade de adsorção em argilas e materiais carbonáceos. A atrazina é relativamente solúvel em água e o mecanismo de ação desse pesticida é bloquear a fotossíntese pela interrupção da reação de Hill da planta no estágio fotoquímico, causando clorose e necrose foliar (JAVARONI; LANDGRAF; REZENDE, 1999; BAIRD; CANN, 2011; MARCHESAN, 2016).

Em seres humanos e animais, a atrazina atua no sistema endócrino, tendo uma toxicidade crônica relativamente alta. Vários estudos sugerem que a atrazina apresenta um potencial efeito carcinogênico, além de ser apontada como causadora de efeitos no sistema nervoso central, no sistema reprodutivo, no sistema imunológico e na função cardiovascular (SINGH; SINGH, 2016).

Sendo a atrazina um produto orgânico recalcitrante, a sua remoção e/ou degradação no ambiente não é um trabalho fácil. Uma alternativa para transformar contaminantes do solo em produtos menos tóxicos ou completamente convertidos em matéria inorgânica, água, dióxido de carbono e amônia é a biorremediação, na qual são utilizados microrganismos a fim de acelerar esse processo. Geralmente, os processos biológicos são menos onerosos, porém requerem a presença de organismos com efetivo potencial de biotransformação ou biossorção, além de condições que favoreçam esse processo (CARMO et al., 2013; TONINI; REZENDE; GRATIVOL, 2010).

Algumas espécies microbianas isoladas de solo são capazes de metabolizar parcialmente os compostos triazínicos, tais como Pseudomonas, Nocardia, Rhodococcus NI86/21, TE1 e B-30, Aspergillus fumigatus e Rhizopus stolonifer (BEHKI; KHAN, 1986; 1994).

Trabalhos mais recentes apresentam outras espécies e estirpes microbianas que também exibem potencial em metabolizar a atrazina: Arthrobacter sp. (WANG; XIE, 2012), Arthrobacter sp. C3 (WANG et al., 2016), Bacillus subtilis estirpe HB-6 (WANG et al., 2014), E. cloacae estirpe JS08 (SOLOMON; KUMAR; SANTHI, 2013; SOLOMON et al., 2013), Ensifer sp. (MA et al., 2017), Pseudomonas sp. ZXY-1 (ZHAO et al., 2017) e Xanthomonas sp. ARB2 (SAWANGJIT, 2016).

A levedura S. cerevisiae é um microrganismo aeróbio facultativo, não patogênico e muito utilizado na produção de cerveja, vinho e na panificação, o qual apresenta boa tolerância ao estresse osmótico e ao etanol (BADOTTI et al., 2010). Em razão de suas capacidades metabólicas, essa levedura apresenta papel importante na biorremediação ambiental, além de apresentar baixa toxidade e a biomassa de S. cerevisiae ser um resíduo da indústria cervejeira (FERREIRA et al., 2010; JOHNSON, 2013).

Alguns estudos apontam a S. cerevisiae com potencial em remover vários tipos de corantes têxteis diazo (AKSU, 2003). A biomassa de S. cerevisiae também foi utilizada como adsorvente na remoção de chumbo (Pb²⁺) (FERREIRA et al., 2007), além de possuir capacidade de bioacumular diversos metais como prata, cádmio, cobalto, cobre, urânio, zinco e tório (LEMOS et al., 2008). Também, em estudo recente, foi utilizado um bionanocompósito magnético de S. cerevisiae e óxido de ferro na remoção de atrazina em solução aquosa (ZHU et al., 2018).

Nessa perspectiva, o uso de técnicas que visem otimizar o processo de biodegradação dos agrotóxicos no solo é de suma importância. Assim, o presente trabalho teve como objetivo verificar a degradação do herbicida atrazina, utilizando, para isso, a técnica de bioaumento com S. cerevisiae, proveniente do resíduo de levedura do processo de produção de cerveja, e adição de palha de milho. O solo utilizado apresentava histórico de utilização da atrazina e foi contaminado com várias concentrações do produto comercial Atrazina Atanor SC (dose recomendada — DR; triplo da DR e quíntuplo da DR).

METODOLOGIA

Para verificar a capacidade de degradação do herbicida atrazina pela levedura S. cerevisiae, preparou-se 50 mL de meio de cultura líquido para leveduras (YW) e adicionou-se 5 mL da levedura residual de cervejaria (Fermentis S04). O meio de cultura foi incubado em agitador orbital a 28°C e 150 rpm, durante 12 h. Após o período de incubação, o inóculo a ser testado foi padronizado pela Escala de Mc Farland nº 0,5, com aproximadamente 1,5x10⁸ células mL⁻¹.

Após a padronização do inóculo, esse foi incubado durante 24 h a 25°C para que toda a reserva de glicogênio fosse consumida. Então, foram inoculadas alíquotas de 5,0 μL do inóculo padronizado em placas de Petri com o meio de cultura Yeast Nitrogen Base (YNB) com atrazina nas doses 5 e 25 g.L⁻¹ e YNB com glicose 0,5 mol.L⁻¹ (controle), e incubadas a 25°C por 48 h. Após o período de incubação, a capacidade de degradação da atrazina pela levedura foi avaliada observando-se a densidade celular por meio da comparação de crescimento entre as colônias nos meios de cultura com o herbicida atrazina e com glicose.

O solo utilizado no experimento foi coletado no município de Francisco Beltrão, em área agrícola com histórico de aplicações intensivas do herbicida atrazina para a cultura de milho (26º00’31” S; 52º56’36” O). As amostras foram coletadas com profundidade de 0 a 20 cm, totalizando 20 subamostras de solo que foram coletadas dentro de uma área aproximada de 2 ha. De cada subamostra, foram retiradas alíquotas de cerca de 200 g, que foram peneiradas em malha 2 mm e homogeneizadas, a fim de se obter uma amostra composta.

O planejamento experimental fatorial completo com duas repetições no ponto central foi aplicado para determinar a influência no efeito e interações de diferentes concentrações do herbicida atrazina, da levedura residual de cerveja e da palha de milho na biodegradação do herbicida atrazina no solo (Tabelas 1 e 2). O solo foi contaminado com atrazina formulada comercialmente, Atrazina Atanor 50 SC, conforme a DR em campo, o triplo da DR e o quíntuplo da DR, para um volume de 100 g de solo.

Table 1.
Variáveis independentes e seus respectivos níveis.

Variáveis	Nível (-1)	Nível (0)	Nível (+1)
Palha de milho (g)	0	0,5	1
Resíduo de levedura (mL)	0	5	10
Dose de atrazina (μL)	50	150	250

• Fonte: Autoria própria (2018).

Table 2.
Matriz do planejamento experimental 2³ (3 fatores e 2 níveis de variação com duas repetições no ponto central).

Ensaios	Palha de milho	Levedura	Dose de atrazina
1	0	0	50
2	0	0	250
3	0	10	50
4	0	10	250
5	1	0	50
6	1	0	250
7	1	10	50
8	1	10	250
9	0,5	5	150
10	0,5	5	150

• Fonte: Autoria própria (2018).

A levedura utilizada foi proveniente do processo de produção de cerveja, sendo utilizada a levedura residual do fermento comercial Fermentis S04. A palha de milho foi coletada na mesma área de coleta de solo, foi seca em torno de 70°C em estufa e triturada.

Para a determinação indireta da biodegradação da atrazina foi utilizado o método da respiração microbiana do solo descrito por Alef (1995); o experimento foi conduzido no Laboratório de Físico-Química da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) – Campus Francisco Beltrão. Para o método respirométrico, utilizaram-se frascos hermeticamente fechados com 100 g de solo úmido, com capacidade de campo corrigida para 60%, um frasco contendo 15 mL de NaOH 0,5 mol.L⁻¹ padronizado e outro frasco contendo 10 mL de água destilada para manter a umidade. Cada ensaio foi preparado com os níveis de palha de milho, resíduo de levedura e dose de atrazina de acordo com os tratamentos definidos no delineamento experimental. Também foi preparada uma prova em branco sem adição de solo. Os frascos ficaram incubados à temperatura ambiente durante 63 dias. Após 24 h de incubação, foram retirados os frascos contendo NaOH e transferido todo o volume para um erlenmeyer contendo 1 mL de BaCl₂ (50%) e duas gotas de fenolftaleína; em seguida, esse foi titulado com HCl 0,5 mol.L⁻¹ até o ponto de viragem (rosa para branco). Imediatamente após a titulação, o NaOH era reposto para os demais dias. O procedimento foi repetido diariamente nos oito primeiros dias; após esse período, a cada três dias; e finalmente, a cada sete dias, totalizando 63 dias de incubação das unidades experimentais, a fim de determinar a evolução de CO₂ durante todo esse período.

Já para a determinação direta da concentração de atrazina presente em cada ensaio e ao longo do experimento, foi utilizada a análise de cromatografia gasosa acoplada ao espectômetro de massas (CG-MS). As amostras foram injetadas no modo sem divisão de fluxo (1 min), com temperatura do injetor de 250°C, gás de arraste hélio 5.0 com fluxo de 1,0 mL. min⁻¹, temperatura da coluna 1 min a 70°C e 16 min a 220°C (isoterma), e espectro de massa com 70 eV.

Para tanto, foram retiradas alíquotas de 10 g de solo de cada unidade experimental no primeiro dia de incubação (tempo inicial), no sétimo, no 14º e no 63º dia. Todas as alíquotas retiradas das dez unidades experimentais foram acondicionadas em tubos tipo Falcon e mantidas congeladas até a extração.

Para a extração das amostras para a realização da cromatografia gasosa, todos os materiais foram ambientados com metanol grau HPLC. Retiraram-se as amostras de solo do freezer 24 h antes da extração, cada amostra foi pesada e para cada grama de solo adicionou-se metanol HPLC na proporção 2:1. As amostras então foram agitadas manualmente para completa homogeneização e depois centrifugadas por 10 min a 3.000 rpm. Em seguida, o sobrenadante foi filtrado com auxílio de funil com o papel filtro e proveta para armazenagem do conteúdo filtrado. Após, as amostras foram concentradas até um volume aproximado de 10 mL, utilizando-se rotaevaporador. Em seguida, as amostras foram filtradas novamente, e as paredes internas do balão foram “lavadas” com aproximadamente 2 mL de metanol HLPC para remover os resíduos da amostra, volume também empregado para completar 10 mL na proveta após a filtragem. O conteúdo resultante foi transferido para tubos tipo Falcon com capacidade para 15 mL e armazenados na geladeira em embalagem livre de luminosidade. A cromatografia gasosa foi realizada na Central de Análises da UTFPR – Campus Pato Branco, em equipamento da marca Varian 210 MS.

A fim de definir qual tratamento foi o mais eficiente, os resultados da respiração basal do solo foram submetidos ao teste de análise de variância (ANOVA) e as médias foram comparadas pelo teste de médias de Tukey ao nível de 5% de significância, utilizando o software Statistica 7.0.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O potencial de assimilação da atrazina pela levedura S. cerevisiae foi avaliado pelo teste de degradação em meio de cultura YNB, o qual é isento de fonte de carbono e, por isso, determina a capacidade das leveduras de assimilar carboidratos. Nesse caso, utilizou-se como fonte de carbono a atrazina e a glicose (controle).

Na Figura 1, é demonstrado o crescimento da levedura nos três meios de cultura. Na placa A, tem-se o crescimento da levedura utilizando como fonte de carbono glicose 0,5 mol.L⁻¹; na placa B, a fonte de carbono utilizada foi a atrazina 5,0 g.L⁻¹; e, por fim, na placa C, atrazina na dose de 25,0 g.L⁻¹.

Figura 1.
Comparação do crescimento da levedura Saccharomyces cerevisiae: (A) meio YNB com glicose; (B) YNB com atrazina na dose recomendada em campo; (C) YNB com cinco vezes a dose de campo de atrazina.

A partir do teste realizado, foi possível verificar que a presença da atrazina não prejudicou o crescimento da levedura, e que ela assimilou atrazina, nas duas doses testadas, tanto quanto a glicose. Assim, a levedura residual do processo de produção de cerveja pode ser utilizada como potencial degradadora do herbicida atrazina.

Ao longo do experimento de respiração basal do solo, efetuaram-se leituras de evolução de CO₂ em diferentes intervalos de tempo, iniciando a cada 24 h durante oito dias até chegar a intervalos de sete dias, totalizando 63 dias de incubação.

Os ensaios 8 e 7 obtiveram os maiores valores de liberação de CO₂ acumulada ao final do experimento (99,52 e 97,93 mgC-CO₂.kg⁻¹.h⁻¹, respectivamente), e os dois foram os que utilizaram os maiores níveis de palha de milho e levedura. E os menores valores de taxa respiratória foram para os ensaios 1 e 2 (7,85 e 13,60 mgC-CO₂.kg⁻¹.h⁻¹, respectivamente), os quais não tinham adição de palha, nem de levedura (Figura 2).

Figura 2.
Perfis da evolução de CO₂ nos ensaios de respiração basal do solo.

Os ensaios com adição da palhada (ensaios 5 e 6) foram melhores que os ensaios 1 e 2 (sem palha e sem levedura) e inferiores em relação aos tratamentos só com resíduo de levedura (ensaios 3 e 4). De acordo com Moorman et al. (2001), a adição de vários compostos orgânicos, como talos de milho, esterco e turfa, melhorou a remoção de atrazina em solos contaminados.

Houot, Barriuso e Bergheaud (1998) utilizaram um composto de resíduos sólidos urbanos e uma palha compostada na biorremediação de solo contaminado com atrazina. Ao final das incubações, na presença dos dois tipos de aditivos orgânicos, apresentou menor desempenho na mineralização da atrazina, o que aumentou a formação de resíduos não extraíveis da atrazina. O composto de resíduos sólidos urbanos acelerou a sorção de atrazina, reduzindo sua biodisponibilidade para os microrganismos degradantes, enquanto a palha compostada foi correlacionada com a formação de hidroxiatrazina.

Por conseguinte, os pontos centrais, ensaios 9 e 10 (0,5 g de palha, 5 mL de levedura, triplo da DR de atrazina), obtiveram valores intermediários e muito próximos, ambos localizados no centro do gráfico. Dessa forma, pelos resultados parciais até o presente momento, os ensaios com adição de palha e resíduo de levedura apresentaram maior atividade microbiana, sugerindo assim maior degradação do herbicida atrazina.

Neste estudo, houve um ligeiro aumento da liberação de CO₂ para os tratamentos com a maior dose do herbicida, quando os fatores biomassa de levedura e palha de milho não variaram. Da mesma forma, Sam, Asuming-Brempong e Nartey (2017), em estudo sobre a influência do biocarvão sobre a comunidade microbiana de dois diferentes solos contaminados com atrazina e paraquat, notaram um aumento significativo na taxa de respiração do experimento tratado com 10 vezes a dose de atrazina recomendada.

Nota-se também que a partir do oitavo dia de incubação (192 h), os resultados tendem para a estabilização, sugerindo um período estacionário, em que a liberação de CO₂ é mais lenta.

Por meio da análise de variância (ANOVA), nota-se que dois dos fatores (palha de milho e levedura) apresentaram valor p menores que o nível de significância considerado (α = 0,05) para o tempo de 24 h (Tabela 3). Dessa forma, essas duas variáveis são ditas significativas em relação ao comportamento da variável resposta (evolução de CO₂). Portanto, pode-se dizer que diferentes níveis desses dois fatores promovem alteração no valor da variável resposta, ao nível de confiança de 95%.

Table 3.
Análise de variância (ANOVA) para os ensaios de respiração basal do solo em 24 h de experimento.

Fonte de variação (FV)	Graus de liberdade (GL)	Soma dos quadrados (SQ)	Quadrados médios (QM)	F calculado	Valor p
Palha de milho (g)	1	8,3252	8,3252	8,2877	0,034635	*
Biomassa de levedura (mL)	1	330,7446	330,7446	329,2542	0,000009	*
Dose de atrazina (μL)	1	0,3746	0,3746	0,3729	0,568114
Erro	5	5,0226	1,0045		0,034635

• *Resultados significativos ao nível de confiança de 95%.
  Fonte: Autoria própria (2018).

Por meio do teste de Tukey, verificou-se quais os níveis dos fatores significativos apresentaram melhores resultados em relação à variável resposta, conforme Tabela 4. Assim, tem-se que para o fator biomassa de levedura, as maiores taxas de evolução de CO₂ foram obtidas quando utilizada a maior quantidade de levedura (10 mL). E para o fator palha de milho, as maiores taxas de evolução de CO₂ foram obtidas quando utilizado o nível intermediário (0,5 g) de palha de milho, para 24 h de experimento.

Table 4.
Teste de Tukey para os fatores significativos em 24 h de experimento.

Biomassa de levedura (mL)	Média	Grupo Tukey
0	2,87489	a
5	12,11781	b
10	15,73460	c

Palha de milho (g)Média	Média
0	8,28462	a
0,5	12,11781	b
1	10,32487	ab

• Fonte: Autoria própria (2018).

Após sete dias de incubação, os três fatores (palha de milho, levedura e dose de atrazina) foram significativos ao nível de 5% (Tabela 5). De acordo com a Tabela 6 do teste de Tukey, as médias dos fatores biomassa de levedura e palha de milho diferiram para os três níveis; já o fator dose de atrazina teve médias distintas apenas para DR em campo e quíntuplo da DR. O resíduo de levedura foi melhor na maior dose (10 mL) e diminuiu a taxa de evolução de CO₂ quando não utilizado; assim como ocorreu com a palha de milho: melhores resultados na maior dose (1 g) e piores resultados quando não utilizada.

Table 5.
Análise de variância (ANOVA) para os ensaios de respiração basal do solo em sete dias de experimento.

Fonte de variação (FV)	Graus de liberdade (GL)	Soma dos quadrados (SQ)	Quadrados médios (QM)	F calculado	Valor p
Palha de milho (g)	1	15,17003	15,17003	220,1190	0,000025	**
Biomassa de levedura (mL)	1	29,53603	29,53603	428,5714	0,000005	**
Dose de atrazina (μL)	1	1,18144	1,18144	17,1429	0,008994	**
Erro	5	0,34459	0,06892

• *Resultados significativos ao nível de confiança de 95%.
  Fonte: Autoria própria (2018).

Table 6.
Teste de Tukey para os ensaios de respiração basal do solo em sete dias de experimento.

Biomassa de levedura (mL)	Média	Grupo Tukey
0	2,465872	a
5	4,227209	b
10	6,308789	c

Palha de milho (g)	Média	Grupo Tukey
0	3,010285	a
0,5	4,227209	b
1	5,764376	c

Dose de atrazina (μL)	Média	Grupo Tukey
0,5	4,003039	a
1,5	4,227209	ab
2,5	4,771622	b

• Fonte: Autoria própria (2018).

Com relação à dose de atrazina aplicada, os maiores resultados de evolução de CO₂ foram obtidos quando utilizada a maior dose de atrazina 2,5 μL.g⁻¹ de solo (cinco vezes a DR em campo), e os piores resultados foram obtidos na DR em campo (0,5 μL.g⁻¹ de solo). Isso pode estar relacionado à maior disponibilidade de carbono advindo da própria atrazina, o qual possivelmente está servindo de alimento à comunidade microbiana ali presente.

Em 16 dias de experimento, o fator biomassa de levedura seguido do fator palha de milho foram os mais significativos, conforme a Tabela 7. De acordo com o teste de Tukey (Tabela 8), as médias diferiram nos níveis extremos (sem adição e na dose máxima): no cenário do 7º dia de incubação, obtiveram-se os melhores resultados nos níveis máximos de adição de biomassa de levedura e palha de milho, e na dose zero, os resultados mais baixos. A partir dos 49 dias de incubação, nenhum dos fatores apresentou significância ao nível de 5%, mantendo-se esse padrão até o final do experimento (63 dias).

Table 7.
Análise de variância (ANOVA) para os ensaios de respiração basal do solo em 16 dias de experimento.

Fonte de variação (FV)	Graus de liberdade (GL)	Soma dos quadrados (SQ)	Quadrados médios (QM)	F calculado	Valor p
Palha de milho (g)	1	2,594817	2,594817	33,34291	0,002190	**
Biomassa de levedura (mL)	1	1,020484	1,020484	13,11303	0,015200	**
Dose de atrazina (μL)	1	0,000745	0,000745	0,00958	0,925838
Erro	5	0,389111	0,077822

• *Resultados significativos ao nível de confiança de 95%.
  Fonte: Autoria própria (2018).

Table 8.
Teste de Tukey para os ensaios de respiração basal do solo em 16 dias de experimento.

Biomassa de levedura (mL)	Média	Grupo Tukey
0	1,322443	a
5	1,640988	ab
10	2,036755	b

Palha de milho (g)	Média	Grupo Tukey
0	1,110080	a
0,5	1,640988	ab
1	2,249118	b

• Fonte: Autoria própria (2018).

Assim, o fator biomassa de levedura, seguido do fator palha de milho, foram os fatores mais significativos ao longo de todo o experimento. E os níveis máximos de levedura produziram melhores resultados em relação à variável resposta, o que evidencia que maiores quantidades de biomassa de levedura produzem maiores incrementos na degradação da atrazina. Já o fator palha de milho atuou de maneira mais branda, indicando que adições maiores desse material podem produzir maiores efeitos nas características do solo e proporcionar maior sorção da atrazina e, consequentemente, menor biodisponibilidade para os microrganismos degradantes.

Wu et al. (2018) também obtiveram bons resultados utilizando bionanomaterial magnético com S. cerevisiae para remover atrazina em solução aquosa. Esses autores verificaram que a atrazina foi consumida como única fonte de carbono, indicando assim um grande potencial para biorremediação.

A atrazina foi identificada por comparação dos espectros de massas do banco de dados da biblioteca NIST (National Institute of Standards and Technology), e a determinação da concentração da atrazina ocorreu por meio da relação da área do pico do analito com uma curva padrão de concentração conhecida. Na Figura 3, tem-se os cromatogramas do ensaio 1 (tempo inicial e 7 dias), que demonstra a diferença entre às áreas do pico do analito, as quais estão diretamente relacionadas às concentrações de atrazina presentes em cada amostra.

Figura 3.
Cromatogramas para o ensaio 1 obtidos por cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas: (A) ensaio 1 – tempo inicial e (B) ensaio 1 – 7 dias.

As análises de CG-MS do solo com histórico de utilização de atrazina revelam a diminuição da concentração do herbicida ao longo do experimento (Tabela 9). Em todos os ensaios, obteve-se redução de mais de 55% dos níveis de atrazina nos primeiros sete dias —em oito dos ensaios, essa redução chegou a mais de 72% (ensaios 1, 2, 3, 6, 7, 8, 9 e 10). O ensaio 4 teve a redução mais baixa (55,51%), seguido do ensaio 5, com 67,07% nos primeiros sete dias de condução do experimento.

Table 9.
Resultados dos ensaios de cromatografia gasosa do solo.

Ensaios	Concentração de atrazina (mg.L−1)
	Tempo inicial	7 dias	14 dias	63 dias
1	38,45758	2,971846	n.d	n.d
2	308,0726	82,8706	n.d	n.d
3	54,2264	14,80745	n.d	n.d
4	234,8937	104,5012	n.d	n.d
5	29,82405	9,820793	n.d	n.d
6	384,6226	92,98362	7,281062	1,540906
7	48,87961	10,39512	n.d	n.d
8	351,4275	79,40595	n.d	n.d
9	269,1188	61,56771	6,546	n.d
10	252,3574	47,30647	n.d	n.d

• n.d: não detectado.
  Fonte: Autoria própria (2018).

Após 14 dias de incubação, apenas nos ensaios 6 e 9 foi detectada a presença da atrazina em doses reduzidas (7,28 e 6,55 mg.L⁻¹, respectivamente). Nos demais ensaios, esse agrotóxico não foi mais detectado, indicando assim a sua conversão em outros compostos. Ao final do experimento, a atrazina foi detectada apenas no ensaio 6 (1,54 mg.L⁻¹), o que pode estar associado à ausência da levedura nesse ensaio e ao fato de que esse ensaio também exibiu a maior concentração inicial do herbicida detectada por cromatografia, o que se deve, possivelmente, a resíduos de atrazina presentes no solo utilizado.

CONCLUSÕES

Os resultados obtidos do planejamento experimental fatorial mostraram que a quantidade de CO₂ liberado foi influenciada pela quantidade de biomassa de levedura utilizada, seguida da adição de palha de milho. Com relação às doses de atrazina utilizadas no experimento, não houve interferências significativas no processo de degradação, tendo em vista a boa tolerância da levedura e da comunidade microbiana nativa do solo. Dessa forma, a interação entre a liberação de CO₂ e a concentração de biomassa pode apresentar efeitos equivalentes. Com isso, observou-se que maiores quantidades de CO₂ foram liberadas com concentrações maiores de biomassa, indicando o consumo de carbono da atrazina e, consequentemente, a degradação dela.

Por meio das análises de cromatografia gasosa e da respiração basal do solo, verificou-se alta atividade metabólica da levedura até o sétimo dia do experimento. A atrazina foi totalmente consumida pelas leveduras e pela comunidade microbiana nativa do solo, não sendo mais detectada em oito ensaios a partir do 14º dia, restando apenas pequena concentração para os ensaios 6 e 9. Assim, sugere-se que a biorremediação com S. cerevisiae tem potencial para elevar as taxas de degradação desse herbicida no solo.

AGRADECIMENTOS

As autoras agradecem à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil — CAPES (Código de Financiamento 001) o apoio para a realização do presente trabalho.

• Financiamento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
• Reg. ABES: 20190089

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  11 Out 2021
• Data do Fascículo
  Jul-Aug 2021

Histórico

• Recebido
  22 Mar 2019
• Aceito
  07 Jul 2020