Phytoremediation technique on the rehabilitation of contaminated areas and the application of Zantedeschia aethiopica (L.) in this process: a narrative review

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i15.36959

Keywords:

Calla lily; Remediation; Soil; Sustainability; Water.

Abstract

Phytoremediation is an innovative, efficient and eco-friendly technique for the treatment of contaminated areas. This method consists in the use of plant species for extraction, degradation, containment or immobilization of pollutants/xenobiotics. Recently, ornamental plants have been gaining spotlight in remediation studies, precisely because of their aesthetic value and their ability to develop in environments contaminated with heavy metals, textile dyes and pesticides. An important ornamental species for these studies is Zantedeschia aethiopica (L.) Spreng. popularly known as calla lily. The objective of this narrative review is to report up-to-date studies on the use of phytoremediation to clean up contaminated areas and highlight the use of ornamental plants of the genus Zantedeschia in this process, especially the species Zantedeschia aethiopica. For this, articles indexed between 2015 and 2022, written in Portuguese and English, were selected and the searches were carried out through three electronic databases, Google Scholar, Web of Science and SciELO. The papers were selected through the association between the words Zantedeschia spp., Zantedeschia aethiopica, ornamental plants and phytoremediation with several other related topics. This review aims to emphasize the gaps found in phytoremediation of contaminated environments studies, specially mediated by Z. aethiopica, indicating paths for further research.

References

Amaral, D. G. D. & Martins, D. D. S. (2017). Uso de plantas ornamentais na fitorremediação de solos contaminados com petróleo. In: 6º Simpósio de Gestão Ambiental e Biodiversidade, 203-207.

Amarante, C. V. T. D., Rosa, E. D. F. F. D., Albuquerque, J. A., Klauberg Filho, O. & Steffens, C. A. (2015). Atributos do solo e qualidade de frutos nos sistemas convencional e orgânico de produção de maçãs no Sul do Brasil. Revista Ciência Agronômica, 46 (1), 99-109.

Ashraf, S., Ali, Q., Zahir, Z. A., Ashraf, S. & Asghar, H. N. (2019). Phytoremediation: Environmentally sustainable way for reclamation of heavy metal polluted soils. Ecotoxicology and Environmental Safety, 174, 714-727.

Barbosa, E. S. (2020). Potencial de Catharanthus roseus para fitorremediação de metais em lodo de esgoto e otimização de metodologia para especiação de cromo em lodo de esgoto. Tese de Doutorado em Produção Vegetal, Montes Claros: Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG).

Bardiya, B. K., Sharma, S., Mishra, Y. & Patankar, C. (2017). Tagetes erecta (marigold), a phytoremediant for Ni-and Pb-contaminated area: a hydroponic analysis and factors involved. Rendiconti Lincei, 28 (4), 673–678.

Beckmann-Cavalcante, M. Z. Floriculture and Covid-19. Ornamental Horticulture, 27(1), 6-7.

Carneiro, D. N. M., Lopes Coelho, L., Paiva, P. D. O., Almeida, E. F. A. & Carneiro, L. F. (2015). Evaluation of macronutrient demand in calla lily (Zantedeschia aethiopica). Australian Journal of Crop Science, 9 (8), 761-766.

Chandanshive, V. V., Kadam, S. K., Khandare, R. V., Kurade, M. B., Jeon, B., Jadhav, J. P. & Govindwar, S. P. (2018). In situ phytoremediation of dyes from textile wastewater using garden ornamental plants, effect on soil quality and plant growth. Chemosphere, 210, 968-976.

Ciaca, A. M. (2016). Alterações na microbiota e nos componentes químicos do solo provocados pela deposição de pilhas. Revista IberoAmericana de Ciências Ambientais, 7 (1), 149-160.

Cogo, M. R. D. M., Lopes, A. M. & Vielmo, P. G. (2020). Capacidade de absorção, distribuição e efeitos morfológicos causados por cádmio em plantas. Revista Multidisciplinar de Educação e Meio Ambiente, 1 (1), 56.

Collins, C. D. (2007). Implementing phytoremediation of petroleum hydrocarbons. In: Willey N. (eds) Phytoremediation. Methods in Biotechnology, 23, 99-108. Humana Press.

Corrêa, M. G. S., Viégas, J., Silva, J. B. D., Ávila, P. F. V. D., Bustao, G. R. & Lemes, J. S. (2005). Meiose e viabilidade polínica na família Araceae. Acta Botanica Brasilica, 19 (2), 295-303.

Correia, A. M. R. & Mesquita, A. (2014). Mestrados E Doutoramentos. Porto: Vida Econômica Editorial, 328 p.

Cruz, M. D., Christensen, J. H., Thomsen, J. D. & Müller, R. (2014). Can ornamental potted plants remove volatile organic compounds from indoor air? — a review. Environmental Science and Pollution Research, 21 (24), 13909-13928.

Dávalos, A. A. B., Erazo, C. R., Catagña, F. C. & Echeverría, M. (2019). Potencial de Zantedeschia aethiopica L. para la rehabilitación de suelos contaminados con cromo hexavalente en zonas alto andinas de Ecuador. Acta Agronómica, 68 (2), 92-98.

Ferreira, L. C., Moreira, B. R. D. A., Montagnolli, R. N., Prado, E. P., Viana, R. D. S., Tomaz, R. S., Cruz, J. M., Bidoia, E. D., Frias, Y. A. & Lopes, P. R. M. (2021). Green manure species for phytoremediation of soil with tebuthiuron and vinasse. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 8, 1380-1393.

Galon, L., Nonemacher, F., Agazzi, L. R., Fiabane, R. C., Forte, C. T., Franceschetti, M. B. & Perin, G. F. (2017). Fitorremediação de solo contaminado com herbicidas inibidores de FSII e de ALS. Revista Brasileira de Herbicidas, 16 (4), 307-324.

Glick, B. R. (2003). Phytoremediation: synergistic use of plants and bacteria to clean up the environment. Biotechnology advances, 21(5), 383-393.

Guimarães, M. D. A., Santana, T. A. D., Silva, E. V., Zenzen, I. L. & Loureiro, M. E. (2008). Toxicidade e tolerância ao cádmio em plantas. Revista Trópica – Ciências Agrárias e Biológicas, 1 (3), 58-68.

Heiden, G., Barbieri, R. L. & Stumpf, E. R. T. (2006). Considerações sobre o uso de plantas ornamentais nativas. Ornamental Horticulture, 12(1), 2-7.

Junior, C. A. D. C. (2018). Eficiência da calda bordalesa no controle do Colletotrichum truncatum na cultura da soja. Monografia, Bacharelado em Agronomia – Universidade Federal do Mato Grosso, Barra das Garças.

Junqueira, A. H. & Peetz, M. D. S. (2014). O setor produtivo de flores e plantas ornamentais do Brasil, no período de 2008 a 2013: atualizações, balanços e perspectivas. Revista Brasileira de Horticultura Ornamental, 20 (2), 115-120.

Kabata-Pendias, A., & Szteke, B. (2015). Trace elements in abiotic and biotic environments. Taylor & Francis.

Kanwar, V. S., Sharma, A., Srivastav, A. L. & Rani, L. (2020). Phytoremediation of toxic metals present in soil and water environment: a critical review. Environmental Science and Pollution Research, 27, 44835–44860.

Karimi, A., Khoda Verdillo, H. & Rasouli‐Sadaghiani, M. H. (2018). Microbial‐enhanced phytoremediation of lead contaminated calcareous soil by Centaurea cyanus L. Clean–Soil, Air, Water, 46 (2), 1700665.

Kaushal, J., Mahajan, P. & Kaur, N. (2021). A review on application of phytoremediation technique for eradication of synthetic dyes by using ornamental plants. Environmental Science and Pollution Research, 28, 67970–67989.

Khan, A. G. (2005). Role of soil microbes in the rhizospheres of plants growing on trace metal contaminated soils in phytoremediation. Journal of trace elements in medicine and biology, 18 (4), 355-364.

Liu, J., Xin, X. & Zhou, Q. (2018). Phytoremediation of contaminated soils using ornamental plants. Environmental Reviews, 26 (1), 43-54.

Maronezi, V., Santos, M. M. A. D., Faria, D. B., Rosa, M. I. G. & Shinzato, M. C. (2019). Mecanismos de remoção de cromo (VI) do solo pela interação entre matéria orgânica e ferro (III). Revista do Instituto Geológico, 40 (2), 17-33.

Mendonça, A, A. C. D., Burle, E. C. & FIGUEIREDO, R. T. (2019). Agrotóxicos: danos à saúde humana e ambiental. Existem outros caminhos?. Caderno de Graduação - Ciências Biológicas e de Saúde Unit, 5 (3), 91-106.

Menegaes, J. F. (2015). Avaliação do potencial fitorremediador de plantas floríferas em solo contaminado com cobre. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM).

Menegaes, J. F., Backers, F. A. A. L., Belle, R. A., Swarovsky, A. & Salazar, R. F. D. S. (2017). Avaliação do potencial fitorremediador de crisântemo em solo com excesso de cobre. Ornamental Horticulture, 23 (1), 63-71.

Merkl, N., Schultze-Kraft, R. & Arias, M. (2006). Effect of the tropical grass Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich.) Staf on microbial population an activity in petroleum-contaminated soil. Microbiological Research, 161 (1), 80-91.

Minisha, T. M., Shah, I. K., Varghese, G. K. & Kaushal, R. K. (2021). Application of Aztec Marigold (Tagetes erecta L.) for phytoremediation of heavy metal polluted lateritic soil. Environmental Chemistry and Ecotoxicology, 3, 17-22.

Miretzky, P., Saralegui, A. & Cirelli, A. F. (2004). Aquatic macrophytes potential for the simultaneous removal of heavy metals (Buenos Aires, Argentina). Chemosphere, 57 (8), 997-1005.

Mota, P. R. D., Fiorim, A. C. R., Bôas, R. L. V., Folegatti, M. V., Ludwig, F. & Silva, M. E. A. (2013). Condutividade elétrica da solução nutritiva e acúmulo de macro e micronutrientes no cultivo de crisântemo. Bragantia, 72, 81-89.

Muthusaravanan, S., Sivarajasekar, N., Vivek, J. S., Paramasivan, T., Naushed, M., Prakashmaran, J., Gayathri, V. & Al-Duaji, O. K. (2018). Phytoremediation of heavy metals: mechanisms, methods and enhancements. Environmental Chemistry Letters, 16 (4), 1339-1359.

Nazir, M., Idrees, I., Idrees, P., Ahamad, S., Ali, Q. & Malik, A. (2021). Potential of water hyacinth (Eichornia crassipes L.) for phytoremediation of heavy metals from wastewater. Biological and Clinical Sciences Research Journal, 2020 (1), 1-6.

Odoh, C. H., Zabbey, N., Sam, K. & Eze, C. N. (2019). Status, progress and challenges of phytoremediation - An African scenario. Journal of Environmental Management, 237, 365-378.

Perin, R. R. & Aquino, D. R. R. R. A. (2019). Nefrocalcinose medular bilateral por ingestão de Zantedeschia aethiopica (copo de leite) em filhote canino: Relato de caso. PUBVET, 13 (5), 1-4.

Pinto, L. E. D. S., Câmara, M. Y. D. F., Freitas, F. B. A. D., Pinto, F. G. H. S., Santos, A. G. D. & MARTINS, D. F. F. (2015). Determinação da potencialidade de utilização da Pistia stratiotes como agente fitorremediador de ambientes naturais. Química: ciência, tecnologia e sociedade, 4 (1), 125-139.

Quedinho, M. A. D. A. (2021). Estudo teórico da biorremediação por fitorremediação dos resíduos eletrônicos no meio ambiente: contaminações por chumbo e mercúrio. Dissertação de Mestrado, Santos: Universidade Federal de São Paulo (Unifesp).

Ribeiro, M. D. N. (2007). Multiplicação in vitro de copo-de-leite (Zantedeschia aethiopica (L.) Spreng.). Dissertação de Mestrado, Lavras: Universidade Federal de Lavras.

Rocha, C. S., Rocha, D. C., Kochi, L. Y., Carneiro, D. N. M., Reis, M. V. D. & Gomes, M. P. (2022). Phytoremediation by ornamental plants: a beautiful and ecological alternative. Environmental Science and Pollution Research, 29, 3336–3354.

Rodrigues, R. M. (2016). Fitorremediação por meios de plantas ornamentais para recuperação de áreas urbanas contaminadas com chumbo. Dissertação de Mestrado, Maringá: Unicesumar.

Sá, R. A., Sá, R. A., Alberton, A., Gazim, Z. C., Jr, A. L., Caetano, J., Amorin, A. C. & Gragunski, D. C. (2015). Phytoaccumulation and Effect of Lead on Yield and Chemical Composition of Mentha Crispa Essential Oil. Desalination and Water Treatment, 53 (1), 3007-3017.

Sediyama, M. A. N., Santos, I. C. D. & Lima, P. C. D. (2014). Cultivo de hortaliças no sistema orgânico. Revista Ceres, 61, 829-837.

Sharma, P. & Dubey, R. S. Lead Toxicity in Plants. (2005). Brazilian Journal of Plant Physiology, 17 (1), 35-52.

Silva, T. J., Hansted, F., Tonello, P. S. & Goveia, D. (2019). Fitorremediação de Solos Contaminados com Metais: Panorama Atual e Perspectivas de uso de Espécies Florestais. Revista Virtual de Química, 11 (1), 18-34.

Steliga, T. & Kluk, D. (2020). Application of Festuca arundinacea in phytoremediation of soils contaminated with Pb, Ni, Cd and petroleum hydrocarbons. Ecotoxicology and environmental safety, 194, 110409.

The Plant List. (2013). Araceae. http://www.theplantlist.org/1.1/browse/A/Araceae/

Torres, T. T. (2018). Briófitas aplicadas à fitorremediação: avaliação na remoção de metais. Monografia, Imbé: Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).

Ullah, R., Hadi, F., Ahmad, S., Jan, A. U. & Rongliang, Q. (2019). Phytoremediation of lead and chromium contaminated soil improves with the endogenous phenolics and proline production in Parthenium, Cannabis, Euphorbia, and Rumex species. Water, Air, & Soil Pollution, 230 (2), 40.

Vasconcelo, S. M. A., Jakelaitis, A., Costa, M. L. M., Oliveira, R. R. C. D. & Santos, V. S. (2021). Seleção de espécies tolerantes para a fitorremediação de solo contaminado com imazapic. Revista de Ciências Agroveterinárias, 19 (2), 149-158.

Vera-Puerto, I., Escobar, J., Rebolledo, F., Valenzuela, V., Olave, J., Tíjaro-Rojas, R., Correa, C. & Arias, C. (2021). Performance Comparison of Vertical Flow Treatment Wetlands Planted with the Ornamental Plant Zantedeschia aethiopica Operated under Arid and Mediterranean Climate Conditions. Water, 13, 1478.

Verma, S. & Dubey, R. S. (2003). Lead toxicity induces lipid peroxidation and alters the activities of antioxidant enzymes in growing rice plants. Plant Science, 164 (4), 645–655.

Viesser, J. A., Sugai-Guerios, M. H., Malucelli, L. C., Pincerati, M. R., Karp, S. G. & Maranho, L. T. (2020). Petroleum-tolerant rhizospheric bacteria: isolation, characterization and bioremediation potential. Scientific Reports, 10 (1), 1-11.

Vilas Boas, N., Casarin, J., Gerola, G. P., Tarley, C. R. T., Caetano, J. & Jr, A. C. G. (2016). Evaluation of kinetic and thermodynamic parameters in adsorption of lead (Pb2+) and chromium (Cr3+) by chemically modified macadamia (Macadamia integrifolia). Desalination and Water Treatment, 57 (38), 17738-17747.

Vymazal, J. (2010). Constructed Wetlands for Wastewater Treatment. Water, 2, 530-549.

Yang, X., Feng, Y., He, Z. & Stoffela, P. J. (2005). Molecular mechanisms of heavy metal hyperaccumulation and phytoremediation. Journal of trace elements in medicine and biology, 18 (4), 339-353.

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Published

13/11/2022

How to Cite

BERGAMO, R. H. S.; DAQUILA, B. V.; CONTE, H. Phytoremediation technique on the rehabilitation of contaminated areas and the application of Zantedeschia aethiopica (L.) in this process: a narrative review. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 15, p. e155111536959, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i15.36959. Disponível em: https://www.rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/36959. Acesso em: 19 apr. 2024.

Issue

Section

Review Article