Agricultural use of treated sewage effluents: agronomic and environmental implications and perspectives for Brazil

Abstract

In many studies worldwide the use of treated sewage effluents (TSE) as water and nutrient sources in agricultural irrigation have been introduced as a viable alternative for wastewater destination in the environment. Considering agronomic and environmental aspects the objectives of this review were: (i) to present an overview of TSE irrigation on different agro-systems (annual crops, orchards, forests and forages); and (ii) to show the principal changes on chemical, physical and microbiological soil characteristics after TSE application. Various studies have revealed that the nutrient supply only by TSE irrigation was not sufficient to meet plant nutrient requirements resulting in yield decreases. The problem could be solved by an adapted effluent/fertilizer management. Moreover, TSE could generally substitute efficiently freshwater for irrigation. Regarding soil quality conditions, TSE irrigation affected mainly: (i) total soil carbon and nitrogen, and mineral nitrogen in soil solution; (ii) microbial activity, composition of microbial communities and their function; (iii) exchangeable calcium and magnesium; (iv) salinity, sodicity, clay dispersion and hydraulic conductivity. Other soil parameters considered in this review (e.g. heavy metals) did not present significant changes over short and medium terms. Due to the often observed accumulation of sodium and nitrogen losses (leaching, volatilization and denitrification) after TSE irrigation, the monitoring of these components is of crucial importance for a sustainable use. Finally, further studies on the technical-economical-environmental viability of TSE irrigation are required to establish reliable recommendations for TSE use particularly in Brazilian agro-systems. Key words: wastewater, water reuse, nutrient source, agriculture, environmental impact USO AGRÍCOLA DOS EFLUENTES DE TRATAMENTO DE ESGOTO: IMPLICAÇÕES AGRONÔMICO-AMBIENTAIS E PERSPECTIVAS PARA O BRASILRESUMO: O uso dos efluentes de tratamento de esgoto (ETEs) como fonte d'água e nutrientes na agricultura (via irrigação) tem sido, em diversos locais, uma alternativa viável para a disposição das águas residuárias no ambiente. Os objetivos dessa revisão foram: (i) enfocar aspectos agronômicos e ambientais concernentes ao uso de ETEs em diferentes agrossistemas (culturas anuais, fruticultura, florestas e forragens); (ii) enfatizar as principais mudanças nas características químicas, físicas e microbiológicas dos solos irrigados com ETEs. Foram observados que, em diversos trabalhos, a irrigação com ETEs não foi suficiente para atender a demanda nutricional das plantas, resultando em diminuição no rendimento. Esse problema poderia ser resolvido mediante adequação do manejo da fertilização e irrigação. Além disso, os ETEs poderiam substituir eficientemente a água doce normalmente empregada na irrigação. Quanto a qualidade de solo, a irrigação com ETEs tem alterado principalmente os parâmetros: (i) carbono total e nitrogênio total no solo e nitrogênio mineral na solução no solo; (ii) atividade, c...

Avaliação sócio-ambiental do uso de efluente de esgoto tratado na irrigação de culturas no Município de Lins - SP

“…No entanto, a eficiência do sistema solo-planta em receber o EETE como uma prática viável e capaz de utilizar os nutrientes contidos nesta água residuária depende de diversos fatores relatados por Fonseca et al (2007b). São eles: a qualidade microbiológica e características químicas do efluente, incluindo o risco de salinidade, sodicidade, elementos traço e concentrações de nitrato (NO 3 -); disponibilidade das fontes de água e condições ambientais; adequação da tecnologia de irrigação com a qualidade do efluente, assim como a topografia da área; a quantidade do efluente e a freqüência da aplicação do mesmo; a concentração de nutrientes no efluente e a quantidade de fertilizante mineral aplicada; as características físicas, químicas e microbiológicas do solo, assim como sua fertilidade natural; tipo e produtividade alvo da cultura em questão; e as condições sócio-econômicas e nível tecnológico dos fazendeiros locais.…”

“…Enquanto o aumento N e C pode ser observado em experimentos conduzidos em longo prazo, a diminuição dos teores de CT e NT são reportados mediante os seguintes fatores: predominância do N a partir do efluente na forma mineral; rápida mineralização da fração N do efluente orgânico, constituindo predominantemente de algas mortas; manutenção das condições ideais para a mineralização da matéria orgânica como a umidade, temperatura, suprimento de O 2 ; baixa relação C/N do efluente; aumento da atividade microbiana favorecendo a decomposição da matéria orgânica do solo associado ao problemático efeito "priming" devido ao elevado aporte de N a partir do efluente (FONSECA et al, 2007b). Aumento das concentrações de N na forma mineral, particularmente de NO 3 -, foi determinado em soluções de solos após a aplicação de EETE para a irrigação de culturas anuais, pomares e silviculturas (FONSECA et al, 2007b).…”

“…Segundo Fonseca et al (2007b) os efeitos favoráveis do uso de EETE para suprir as necessidades de água e de nutrientes no sistema soloforragem são reportados em vários estudos. Dentre as plantas forrageiras, a alfafa tem tido boas respostas, tanto em termos de produtividade de matéria seca como de proteína, mediante a irrigação com água residuária pura ou misturada à água convencional.…”

“…Contudo, é inevitável, sob irrigação com efluente, a existência de sais e nitratos sendo carregados pela movimentação da água partindo da zona das raízes até o lençol freático (BOND, 1998). O nitrato em excesso pode afetar negativamente a qualidade da água para o consumo humano, causando mortalidade infantil (cianose ou síndrome do bebe azul) (FONSECA et al, 2007b), e promovendo também o desequilíbrio ecológico (eutroficação) se descarregada em águas superficiais (BOND, 1998). Mas, mesmo sendo potencialmente capaz de alterar a qualidade das águas subterrâneas, Bond (1998) salienta que o impacto dos sais e do nitrato dependerá de fatores como: a profundidade do lençol d'água; da qualidade (composição) da água subterrânea; da diluição dos sais e do nitrato em contato com a água; e da proximidade do local de irrigação via efluente com as zonas de descarga e poços de suprimento de água.…”

“…Segundo Fonseca et al (2007b) esse resultado é esperado em solos tropicais, como no caso de Lins, pois a fertilidade dos solos é naturalmente baixa. Quando aplicadas lâminas excessivas de EETE, como no experimento com a cana-de-açúcar, os resultados até o presente momento (primeiro ano de corte) apresentaram alterações pouco diferenciadas, independentemente do parâmetro considerado, para os tratamentos submetidos à irrigação de 100% e 200% de EETE.…”