destino de pesticidas no ambiente - saulcarvalho.com.br · (adsorção, absorção, precipitação,...
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Destino de Pesticidas Destino de Pesticidas
no Ambienteno Ambiente
Prof. Dr. Saul Carvalho
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Atualmente, há produção em larga escala sem aplicação de pesticidas?
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Solução: conhecer para usar corretamente!
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Solução: conhecer para usar corretamente!
- Ser eficaz e desaparecer rapidamente (Gebler & Spadotto, 2004)
- Degradação de recursos naturais- 60 a 70% dos pesticidas não atingem o alvo
(Law, 2001)- Outros destinos que não o alvo...
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Atmosfera
Solo
Alvo / Biota
Água
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Perdas de pesticidas no ambiente
Tabela 1. Perdas totais máximas de pesticidas, sob condições agrícolas normais.
Processos Perdas totais máximas (%)
Volatilização 10 a 90 (40 a 80)
Lixiviação 0 a 4 (1)
Escoamento superficial 0 a 10 (5)
Absorção 1 a 10 (2 a 5) Fontes: Oliveira Júnior (2002), Plimmer (1992). Valores entre parênteses representam a média.
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•• Influência dos processos de sorção / dessorçãoInfluência dos processos de sorção / dessorção
1. TRANSPORTE DE PESTICIDAS
SOLO
ÁGUA
LixiviaçãoEscoamento superficialvolatilização
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• Volatilização pode ser de até 90%
• Transporte para locais distantes do ponto onde a
aplicação foi realizada
Ex.: Pantanal (Laabs et al., 2002)
• Características da molécula
• Influência do solo e ambiente
Volatilização e Deriva
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Deriva Natural de Gotas de Água
Tabela 2. Deriva natural de gotas de água (Lavorenti, 2000).
Deriva Tamanho da Gota Ventos de 16,1 km h-1
Descrição
µm Altura de 1,52 m
Altura de 15,2 m
Neblina 10 -- 23,33 km
Cerração 100 22,86 m 228,60 m
Garoa 300 2,54 m 25,30 m
Chuva fina 590 0,66 m 6,55 m
Chuva moderada 800 0,38 m 3,66 m
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Deriva de pesticidas
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Perdas do Pesticida por volatilidade
Pressão de vapor (P) – potencial de volatilização do P esticida
- P = pressão exercida por um vapor em equilíbrio com um líquido , a umadeterminada temperatura
- A P do Pesticida é normalmente expressa em mmHg a 25ºC
- A volatilidade dos Pesticidas aumenta em condições de alta t emperatura eem baixa umidade relativa do ar
Pressão de vapor
Trifluralina (2 x 10 -4 mmHg)
Acetona (270 mmHg)
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Alta solubilidade
Baixa solubilidade
Pressão de vapor
Perdas por volatilização
Pressão de Vapor e solubilidade afetam a volatilizaç ão
Trifluralina
Clomazone
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Relação entre pressão de vapor e solubilidade
Pesticidas Solubilidade Pressão de vapor
Imazapic 2.200 <1,0x10 -7
Imazapyr 11.272 <1,0x10 -7
Oxyfluorfen <0,1 2,0x10 -6
Sulfentrazone 490 1,0 x 10 -6
Ametrina 200 8,4x10 -7
Diuron 42 6,9x10 -8
Metribuzin 1100 1,2x10 -7
Tebuthiuron 2500 1,0x10 -7
Isoxaflutole 6/362 7,5x10 -9
Clomazone 1100 1,4x10 -4
Pendimethalin 0,3 3,0 x 10 -5
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• Movimentação sobre superfície do solo
• Geralmente pequenas – 2%
• Características da molécula
• Influência do solo e ambiente
Escorrimento superficial ( runoff)
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2. RETENÇÃO
� Apreensão do pesticida pela matriz do solo.
Sorção – [ ] de pesticidas na matriz está em equilíbrio com a [ ] na solução do solo
(Adsorção, absorção, precipitação, partição hidrof óbica)
Resíduo ligado – o pesticida é fortemente retido pela matriz do solo, não está em equilíbrio
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Destino de pesticidas no Solo
colóides
Pes
t
Pest
Pes
t
Pest
desorção
lixiviado
Absorvido pelas plantas, Volatilizado e “runoff”
Degradação biológica e
química
Pest
PestPest
Pest
Pest
Pest
adsorçãoPest
Pest
PestPestPest
Pest
Pest
Resíduo ligado
Pest
Remobilização
RetençãoTransformaçãoTransporte
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1. Composição granulométrica – areia + silte + argila
O que determina a capacidade de retenção do solo ?
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Tamanho e área superficial de partículas do solo, segundo aSociedade Internacional da Ciência do Solo.
Tipo de partícula Diâmetro (mm) Número/g Área superficial (cm2/g) Cascalho >2,0 90 11
Areia grossa 2,0-0,2 3.200 34 Areia fina 0,2-0,05 384.000 159
Silte 0,05-0,002 5.780.000 454 Argila <0,002 9x109 8x105
O que determina a capacidade de retenção do solo ?
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O que determina a capacidade de retenção do solo ?
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2. Tipo de argila
500 a 800200 a 400Subs. Húmicas
100 a 8002 a 6 Óxidos de Fe e Al
600 a 800100 a 150Vermiculita
600 a 80080 a 150Montmorilonita
65 a 10010 a 40Ilita
7 a 303 a 15Caulinita
S. E. (m2 / g)CTC (cmolc /Kg)Constituinte do solo
*
*
*
O que determina a capacidade de retenção do solo ?
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CTC
Permanente Variável Total CTA
Mineral mmolc kg-1 de argila
Montmorilonita 1120 60 1180 10
Vermiculita 850 0 850 0
Ilita 110 30 140 30
Caulinita 10 30 40 20
Gibbsita 0 50 50 50
Goethita 0 40 40 40 Fonte: Alleoni, 2002.
O que determina a capacidade de retenção do solo ?
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Fonte: Alleoni, 2002.
O que determina a capacidade de retenção do solo ?
pH
2 4 6 8 10 Colóides PCZ
++++++++++++++++++++++++++- - - - - - - - Óxidos amorfos 8,3
+++++++++++++++++++- - - - - - - - - - - - - - - Goetita (FeOOH) 6,7
+++++++++++++++- - - - - - - - - - - - - - - - - - - Hematita (Fe2O3) 5,4
++++++++++++++- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Gibbsita (AlOH3) 5,0
++++- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Minerais de Argila <2,5
+++- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Húmus <2,0
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Importância da matéria orgânica na adsorção dos pes ticidas
� A M.O.S. é o principal fator a ser considerado na adsorção depesticidas no solo (Graveel & Turco, 1994)
� Sendo assim, as recomendações de doses de pesticida s por textura do solo (arenoso x médio x argiloso) não são corret as devido a baixa atividade das argilas (Procópio et al., 2001)
� Solos argilosos – 30-40% da CTC – M.O.S.
� M.O.S. – principal fator de retenção do pesticida na camada superficial de solo
� Solos arenosos – 50-60% da CTC – M.O.S.
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Constante de Ionização Ácido/Base (pKa e pKb)
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Constante de Ionização Ácido/Base (pKa e pKb)
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O que determina a capacidade de retenção do solo ?
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Solubilidade em água de um herbicida
Unidade de medida:
1 parte por milhão = 1 ppm = 1
1 milhão
1 mg
1 x 106 mg= =
1 kg=
1 mg
1 L
1 mg
Fatores que afetam a solubilidade de um herbicida:
- Polaridade da molécula
- Pontes de hidrogênio entre o H da água e os átomos de N, O ou F
- Tamanho da molécula
- Temperatura
- pH
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Solo Úmido Solo Seco
Qual a relação da solubilidade (S) do herbicida com a umidade do solo?
Mesmo herbicida
Solo Água Ar
Molécula de herbicida
Solo Água Ar
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100Kow = 0,01óleo
água
1 Herbicida aquoso (hidrofílico)“amigo da água”
Coeficiente de distribuição entre octanol e água (K ow)
1001Kow = 100
óleo
água
Herbicida oleoso (lipofílico)“amigo do óleo”
Alta adsortividade à M.O.S. (interações hidrofóbica s)
Baixa adsortividade à M.O.S. (alta solubilidade em água)
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Herbicidas Kow Solubilidade Necessidade de umidade para ativação do herbicida
Hexazinone 15 33.000 Baixa
Diuron 589 42 Alta
Clomazone 350 1100 Média
Imazapic 0,01 (pH 7,0) 2.200 Baixa
Imazapyr 1,3 (pH 7,0) 11.272 Baixa
Oxyfluorfen 29.400 <0,1 Alta
Sulfentrazone 1,48 490 Média
Ametrina 427 200 Alta
Metribuzin 44 1100 Alta
Tebuthiuron 63 2500 Baixa
Isoxaflutole 208 6,2 Baixa
DKN 2,5 326 Alta
Pendimethalin 152.000 0,3 Alta
Kow, solubilidade em água de herbicidasX
Necessidade de umidade para ativação do herbicida
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Qual o parâmetro que mede a capacidade sortiva do p esticida?
- Conteúdo de matéria orgânica- Polaridade do pesticida- pH- Matéria orgânica solubilizada
Fatores que afetam o coeficiente de partição de um pesticida no solo
Kd = Concentração do Pesticida no Solo
Concentração do Pesticida na Água
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Coeficiente de sorção levando em consideração a mat éria orgânica (K oc):
Koc = Kd x 100
% de carbono orgânico
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Relação entre solubilidade do pesticida e Koc
Koc
0,1
10
1000
10000
0,1 1 10 100 1000 10000
Trifluralina
Solubilidade em mg/L
Dicamba
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Transformação
Alteração da estrutura molecular por meios bióticos e abiótico (físicos ou químicos).
Completa (mineralização) :
CO2, H2O e sais minerais.
Parcial: metabólitos.
Variáveis para cada Produto!
Glyphosate AMPA
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Transformação Abiótica
�Ação de componentes físicos ou químicos do ambiente – reações não enzimáticas.
�Transformações químicas - Ex. Hidrólise e oxirredução
�Fotodegradação - Luz funciona como catalizador de reações como a hidrólise, oxidação, redução e etc.
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- Ação do metabolismo de microrganismos –
reações enzimáticas ( Pseudomonas, Bacillus,
Nocardia, Arthrobacter, Penicillium)
- Principal mecanismo de desaparecimento de
pesticidas no solo
- Quanto maior e mais complexa a molécula, mais
restrita e especializada a comunidade microbiana
Transformação Biótica
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•• CatabolismoCatabolismo – fonte de energia
•• CometabolismoCometabolismo – degradação “acidental”
•• PolimerizaçãoPolimerização - combinação
•• AcúmuloAcúmulo – molécula original é incorporada
•• Relações pesticida x nutriente no soloRelações pesticida x nutriente no solo
Tipos de Transformação Biótica
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• Ambiente (temperatura e umidade)
• Solo (pH, CTC, M.O., sorção)
• Molécula (Solubilidade e estrutura)
Interferências na Transformação Biótica
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Resumo do destino de pesticidas no solo
ou
Alta solubilidade
Baixa solubilidade
Possibilidade de volatilização
Alta sorção aos colóides do solo
Movimentação com a água do solo / absorção
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• Necessidade de uso de pesticidas
• Conhecer interação: pesticida x ambiente
• Destinos: solos, mananciais hídricos e atmosfera
• Solos antigos, intemperizados, profundos
• Clima favorável à comunidade microbiana
• Chuvas intensas (lixiviação e runoff)
• Volatilização e Deriva - Qualidade da aplicação
• Significativa participação humana nos processos!
Considerações Finais
"Se você quer melhorar sua compreensão, beba café; é
a bebida inteligente." Sydney Smith