Potential of macrophyte for removing arsenic from aqueous solution

Abstract

The potential of three aquatic macrophytes, Azoll caroliniana, Salvinia minima and Lemna gibba, was evaluated in this work aimed at selection of plants to be used in remediation of environments contaminated by arsenic (As). The experiments were carried out in a greenhouse during six days in pots containing Hoagland solution (¼ ionic strength) at As concentrations of 0.5; 2.5 and 5.0 mg L-1. The three species showed greater As accumulation as the concentration of the metalloid in solution increased. However, a reduction was detected in fresh and dry mass gain when the plants were exposed to high As concentrations. The macrophytes showed differences in efficiency of removal of As in solution. A. caroliniana, S. minima and L. gibba accumulated, on average, 0.130; 0.200; and 1.397 mg mDM-1, respectively, when exposed to 5.0 mg L-1 of As. The macrophytes absorbed a greater quantity of As in solution with low phosphate content. The greater As concentration in L. gibba tissues lowered the chlorophyll and carotenoid contents as shown by the high chlorosis incidence. Lemna gibba also exhibited a decrease in leaf size, with the total chlorophyll and carotenoid synthesis not being affected by As in A. caroliniana. This species exhibited purplish leaves with high concentration of anthocyanin, whose presence suggested association to phosphate deficiency. Marginal necrosis occurred on S. minima floating leaves, with the released daughter-plants not showing any visual symptoms during the treatment. The percentage of As removed from the solution decreased when the plants were exposed to high concentrations of the pollutant. Among the three species studied, only L. gibba could be considered an As hyper-accumulator. The use of this plant species for remediation of aquatic environments was shown to be limited and requires further investigation.

O potencial de três macrófitas aquáticas - Azolla caroliniana, Salvinia mínima e Lemna gibba - foi avaliado neste estudo, com vistas à seleção de plantas para remediação de ambientes contaminados com arsênio (As). Os experimentos foram conduzidos em casa de vegetação durante seis dias, em vasos contendo solução Hoagland (¼ força iônica) e As nas concentrações de 0,5; 2,5 e 5,0 mg L-1. As três espécies mostraram acúmulo crescente de As tanto quanto a concentração do metalóide na solução foi aumentada. No entanto, foi detectada redução no ganho de massa fresca e seca quando as plantas foram expostas a altas concentrações de As. As três espécies de macrófitas mostraram diferenças na eficiência de remoção de As na solução. A. caroliniana, S. minima e L. gibba acumularam, em média, 0,130, 1,200 e 1,397 mg mDM-1 de As, respectivamente, quando expostas a 5,0 mg L-1. As macrófitas absorveram maior quantidade de As na solução com baixo índice de fosfato. Quanto maior a concentração de As nos tecidos da L. gibba, menor foi o conteúdo de clorofila e carotenoide, mostrado pela alta incidência de clorose. Lemna gibba também apresentou diminuição no tamanho da folha e As não afetou a síntese total de clorofila e carotenoide em A. caroliniana. Esta espécie apresentou folhas arroxeadas com alta concentração de antocianina cuja presença sugere associação à deficiência de fosfato. A necrose marginal ocorreu nas folhas flutuantes de S. minima, e as plantas-filha não mostraram nenhum sintoma visual. A porcentagem de As removida da solução pelas plantas foi reduzida quando estas foram expostas a altas concentrações do poluente. Das três espécies estudadas, somente L. gibba pode ser considerada como hiperacumuladora de As, porém sua utilização para remediar ambientes aquáticos contaminados com As mostrou-se limitada e exige investigação mais aprofundada.