Phytoextraction has emerged as a novel approach to clean up metal-polluted soils in which plants are used to transfer toxic metals from soils to shoots. This review provides a synthesis of current knowledge on phytoextraction of metals from soils and their accumulation in plants. The objective is to integrate soil-related (root exudates and chemical amendments) and biological advances to suggest research needs and future directions. As far as can be deduced from the literature, it will be some time before phytoextraction may be established as a commercial technology. For chemically-assisted phytoextraction, research has not shown easily biodegradable compounds to overcome the risks associated with the use of EDTA for poorly available metals in soils. On the other hand, significant progress has been made on the physiological and molecular aspects regarding tolerance and phytoaccumulation of metals in plants. A multidisciplinary approach is warranted to make phytoextraction a feasible commercial technology to remediate metal-polluted soils. Key words: EDTA, phytoremediation, heavy metals, organic acids FITOEXTRAÇÃO: UMA REVISÃO SOBRE DISPONIBILIDADE INDUZIDA E ACUMULAÇÃO DE METAIS EM PLANTASRESUMO: A fitoextração é uma tecnologia emergente para despoluição de solos contaminados por metais pesados que usa plantas para transferir metais do solo para a parte aérea, a qual pode ser removida da área poluída. Esta revisão apresenta uma síntese do atual conhecimento sobre fitoextração de metais pesados do solo e sua acumulação em plantas. O objetivo é integrar em uma mesma discussão os avanços relacionados à química do solo (exsudação radicular e adição de agentes quelantes para aumentar a absorção) e à biologia (tolerância a metais e melhoramento genético) visando sugerir futuras pesquisas na área. Embora promissor, o atual estado de desenvolvimento da fitoextração ainda não permite estabelecê-la como uma tecnologia comercial. A pesquisa ainda não encontrou agentes quelantes facilmente biodegradáveis que possam substituir o EDTA na solubilização de metais pouco disponíveis em solos. Entretanto, significativos progressos têm sido feitos no entendimento dos mecanismos fisiológicos e moleculares de tolerância e acumulação de metais em plantas. Uma abordagem multidisciplinar dos vários aspectos que envolvem a fitoextração poderá tornar essa tecnologia econômica e ambientalmente viável a médio prazo. Palavras-chave: EDTA, fitorremediação, metais pesados, ácidos orgânicos

RESUMOO lodo de esgoto obtido do tratamento das águas servidas contém considerável percentual de matéria orgânica e de elementos essenciais para as plantas, podendo desempenhar importante papel na produção agrícola e na manutenção da fertilidade do solo. O presente trabalho objetivou estudar o efeito da aplicação de doses crescentes de lodo produzido pela Companhia Pernambucana de Saneamento (COMPESA) sobre as características químicas de dois solos, quantidades de metais pesados absorvidas e crescimento de plantas de milho e de feijoeiro cultivadas em casa de vegetação, visando à futura utilização do lodo em ensaios de campo. Foram utilizados dois tipos de solos com diferentes teores de argila aos quais foram adicionadas seis doses de lodo de esgoto (equivalentes a 0, 10, 20, 30, 40 e 60 Mg ha -1 ). As aplicações promoveram diminuição do pH e aumento dos teores de matéria orgânica, nitrogênio total, fósforo, potássio, sódio, cálcio e magnésio em ambos os solos, exceção feita aos teores de sódio e potássio de um deles. As doses de lodo de esgoto aumentaram a produção de matéria seca do milho e do feijoeiro. Os teores dos metais Zn, Cu, Mn, Fe e Pb no lodo, no solo e nas plantas estiveram abaixo dos limites estabelecidos para utilização agrícola, o que permite sua aplicação sem maiores riscos ao ambiente. Termos de indexação: metais pesados, resíduos orgânicos, biossólido.(1) Recebido para publicação em fevereiro de 2003 e aprovado em fevereiro de 2004. (2) Professor do

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Silicon presents a close relationship with the amelioration of heavy metals phytotoxicity. However, mechanisms of Si-mediated alleviation of metal stress remains poorly understood. This work aimed at studying the relationship between the accumulation of Si, Cd, and Zn and the tolerance and structural alterations displayed by maize plants grown on a Cd and Zn enriched soil treated with doses of Si (0, 50, 100, 150, and 200mg kg −1 ) as calcium silicate (CaSiO 3 ). The results showed that the maize plants treated with Si presented not only biomass increasing but also higher metal accumulation. Significant structural alterations on xylem diameter, mesophyll and epidermis thickness, and transversal area occupied by collenchyma and midvein were also observed as a result of Si application. The deposition of silica in the endodermis and pericycle of roots seems to play an important role on the maize tolerance to Cd and Zn stress.

The potential threat of heavy metals to human health has led to many studies on permissible levels of these elements in soils. The objective of this study was to establish quality reference values (QRVs) for Cd, Pb, Zn, Cu, Ni, Cr, Fe, Mn, As, Hg, V, Ba, Sb, Ag, Co, and Mo in soils of Cuba. Geochemical associations between trace elements and Fe were also studied, aiming to provide an index for establishing background concentrations of metals in soils. Surface samples of 33 soil profiles from areas of native forest or minimal anthropic influence were collected. Samples were digested (USEPA method 3051A), and the metals were determined by ICP-OES. The natural concentrations of metals in soils of Cuba followed the order Fe > Mn > Ni > Cr > Ba > V > Zn > Cu > Pb > Co > As > Sb > Ag > Cd > Mo > Hg. The QRVs found for Cuban soils were as follows (mg kg(-1)): Ag (1), Ba (111), Cd (0.6), Co (25), Cr (153), Cu (83), Fe (54,055), Mn (1947), Ni (170), Pb (50), Sb (6), V (137), Zn (86), Mo (0.1), As (19), and Hg (0.1). The average natural levels of heavy metals are above the global average, especially for Ni and Cr. The chemical fractionation of soil samples presenting anomalous concentrations of metals showed that Cu, Ni, Cr, Sb, and As have low bioavailability. This suggests that the risk of contamination of agricultural products via plant uptake is low. However, the final decision on the establishment of soil QRVs in Cuba depends on political, economic, and social issues and in-depth risk analyses considering all routes of exposure to these elements.

Phosphorus fertilizers are essential to obtain high productivity, however, they contain heavy metals that can contaminate the soil and threat the health of animals and humans. The present study focused the determination of Cd and Pb concentrations in different phosphorus fertilizers as well as the absorption of these heavy metals by velvet green bean grown on soil amended with such fertilizers. The experiment was set up as a completely randomized design in a factorial scheme. The factors were four phosphorus sources (triple superphosphate-TS, Yorin thermophosphate-YT, Araxa rock phosphate-AP, and Gafsa rock phosphate-GP) applied at five rates (0, 92, 183, 275, and 366 kg ha -1 of P 2 O 5 ). The data obtained were submitted to variance and regression analysis. Lead availability to velvet bean was not altered as a result of fertilizer application. On the other hand, Cd uptake was significantly increased with addition of the tested fertilizers. Such an increase was a function of the rate. The highest Cd contents in shoots was reached by YT and TS applications, whereas the lowest one resulted from rock phosphate treatments. All the phosphorus sources tested increased Cd uptake in the first harvest. For the second harvest, Cd content in the shoot was detected only in plants grown on TS and GP amended soils. Key words: heavy metals, phytoextraction BIODISPONIBILIDADE DE CÁDMIO E CHUMBO EM UM SOLO ADUBADO COM DIFERENTES FONTES DE FÓSFORORESUMO: Fertilizantes fosfatados são essenciais para obtenção de altas produtividades, entretanto, eles podem conter metais pesados que podem contaminar o solo e ameaçar a saúde humana e animal. Este trabalho objetivou a determinação da concentração de Cd e Pb em diferentes fertilizantes fosfatados, bem como a absorção desses metais por plantas de mucuna preta cultivadas em casa-de-vegetação em solo submetido a diferentes doses desses fertilizantes. Os tratamentos foram arranjados em esquema fatorial 4 × 5, dispostos em delineamento experimental inteiramente casualizado, com três repetições, sendo os fatores quatro fontes de P (superfosfato triplo-ST, termofosfato de Yorin-TY, fosfato de Araxá-FA e fosfato de Gafsa-FG) e cinco doses de P 2 O 5 (0, 92, 183, 275 e 366 kg ha -1 ). Os dados foram submetidos à análise de variância e equações de regressão foram ajustadas. A disponibilidade de Pb para mucuna preta nos solos não foi alterada pela aplicação de nenhum dos fertilizantes testados. No entanto, a absorção de Cd pelas plantas foi significativamente aumentada pela aplicação de qualquer um dos fertilizantes, sendo esta absorção proporcional às doses aplicadas. O TY e o ST foram responsáveis pelas maiores concentrações de Cd na parte aérea das plantas, enquanto as menores foram observadas com a aplicação dos fosfatos naturais. Todas as fontes de fósforo disponibilizaram Cd para as plantas no primeiro cultivo. Entretanto, a absorção de Cd só foi detectada no segundo cultivo para os fertilizantes ST e FG. Palavras-chave: metais pesados, fitoextração

RESUMO

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