ESTUDO DA MOBILIDADE DE 2,4-D EM SOLOS USAN-DO TÉCNICA CROMATOGRÁFICA

Ozelito Possidônio de Amarante Junior"Teresa Cristina Rodrigues dos Santos"

Maria Lúcia Ribeiro'"

RESUMO

Neste trabalho, avaliou-se a mobilidade do herbicida ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) em solos utilizados no cultivo deeucaliptos (região de Urbano Santos - MA). O herbicida em estudoé frequentemente utilizado na citada região, durante a limpeza doscampos e antes ou após os primeiros meses de plantio, seu intensouso ocorrendo em função do efeito herbicida do 2,4-D. Foramfeitos testes de mobilidade em cromatografia de camada delgada,substituindo-se adsorventes tradicionais, como sílica e alumina,pelo próprio solo em estudo, ou ainda usando colunascromatográficas recheadas com o prórpio solo. Para a determinaçãodo 2,4-D nas diferentes camadas da coluna e da placacromatográfica, foi utilizada cromatografia líquida de alta eficiência(CLAE), acompanhada de ensaios de recuperação, para garantir aconfiabilidade dos resultados obtidos. As análises feitas indicaramque o 2,4-D apresenta grande mobilidade no solo investigadopodendo, assim, ser um contaminante em potencial dos mananciaispróximos às áreas nas quais o herbicida é aplicado.

Palavras-chave: 2,4-D; mobilidade; cromatografia líquida.

Estudante de Mestrado em Química, Universidade Federal do Maranhão - UFMA .•.Professora do Departamento de Tecnologia Química (DETQl) do Centro de CiênciasExatas e Tecnologia (CCET) - UFMA.'''Professora do Departamento de Orgânica, Instituto de Química, Araraquara. UniversidadeEstadual Paulista - Unesp.

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ABSTRACT

ln this researeh, the mobility of the aeid herbieide 2,4-diehlorofenoxyaeetie aeid (2,4-D) was evaluated for soils fromeuealyptus erops (Urbano Santos - MA). Due to its herbicideefeet, the studied herbicide is often aplied over that area, for fieldc\ean up, before and during the first months of plantation. Themobility was studied by thin layer ehromatography, except thatthe conventional adsorbents, sue h as siliea or aluminum oxide,were changed by soil, The detennination of2,4-D was made byhigh perforrnance liquid chromatography (HPLC), with reeoveriesstudies been previously made to obtain safety dates. The resultsobtained showed that, for the studied soil, 2,4-D presents highmobility, thus it ean be a potential contaminant of the ground andunderground waters loeated next to the herbieide is applied.

Keywords: 2,4-D; mobility; liquid ehromatography.

1 INTRODUÇÃO

o potencial de acúmulo etransporte de resíduos depesticidas no solo é realizado atra-vés de alguns ensaios, destacan-do-se o estudo de mobilidade(LANÇAS et al., 1994, p. 39).O Instituto Brasileiro do MeioAmbiente (IBAMA) descreve arealização deste ensaio utilizandosubstâncias radiomarcadas tC)(Instituto Brasileiro do Meio Am-biente, 1990, p. E.2). Estes tes-tes apresentaminconvenientes,taiscomo o uso de substâncias radio-'ativas, dificuldades de importaçãodos compostos e, como conseqü-ência, o alto custo. O teste de

mobilidade pode, entretanto, serrealizado aplicando-se técnicascromatográficas (LANÇAS et ai,1994, p. 39).

A determinaçãodamobilida-de é baseada no movimento dopesticida, sendo realizada demodo análogo às análisescromatográficas em camada del-gada, com a fase estacionária for-mada pelo solo (substituindo asílica, a alumina ou outrosadsorventes), empregando-se aágua como fase móvel. A mobili-dade é, então, expressa pelos va-lores de fator de retenção (R) docomposto analisado (LANçÁS etal., 1994, p. 40), definidos pelaequação:

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R = (distância percorrida pelaf substância na placa) , (dis-

tância percorrida pela fasemóvel na placa)

O tamanho das zonas deveser estabelecido em intervalos deR definidos, servindo para classi-ficação do pesticida como pouco,médio oumuito móvel, no caso:Zona 1- RfO,00aO,10:Imóvel;Zona 2 -Rf 0,10 a 0,35: Pouco

móvel;Zona 3 -RfO,35 aO,65: Mobili-

dademédia;Zona 4 -RfO,65 aO,90: Móvel;Zona 5 -RfO,90 a 1,00: Bastan-

temóvel.Estes valores podem, ainda,

ser expressos em valorespercentuais.

Amobilidadeé uma informa-çãode firndamentalimportâncianoestudo do comportamento depoluentes orgânicos, servindo naavaliação da capacidade de mo-vimentação destes compostosatravés do solo e, portanto, dopotencial de contaminação daságuas superficiais e subterrâneas(BRlTO et aI., 2001, p 93). En-tre os vários contaminantes orgâ-nicos, destacam-se os pesticidas,compostos intensamente usadosna agricultura,mesmo em face das

formasalternativasde cultivoagrí-cola, incluindo-se aí a chamadaagricultura "orgânica" e o desen-volvimento de espéciestransgênicas (AMARANTE Jr. etaI., 2002, p. 420).

Geralmente, a mobilidadeobservada para pesticidas em so-los argilosos é menor que em so-los arenosos, damesma forma quese apresenta mais acentuada emsolos com baixo teor de materialorgânico que naqueles considera-dos orgânicos, devido àsinterações entre as substânciashúmicas e os pesticidas(NAAMATALLAe SUCUPIRA,1999,p.51).

Os pesticidas cloro feno-xiácidosconstituemuma importan-te classe de herbicidas(SANCHEZ-BRUNETE et al.,1994,p. 213). Alguns destes com-postos possuem baixa persistên-cia no solo, sendo facilmente de-gradados em água, por ação daluz solar e de microorganismos(Kj\~, 1990,p.299).San-tos et ai. (2000, p. 3) citam queherbicidas fenoxiacéticos podem,entretanto, persistir no ambientepor vários meses, com atividaderesidual em solos e águas relativa-

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mente longa devido à baixa degra-dação microbiológica. O herbicidaácido 2,4-diclorofenoxiacético(2,4- D) pertence a esta classe deherbicidas, sendo altamente seleti-vo, sistêmico e pós-emergente(TOMLIN, 1994, p. 528).

Devido ao uso ainda bastan-

te difundido do herbicida(AMARANTE lr. et al., 2002,

no prelo), e considerando-se osefeitos ao ambiente e à saúde hu-mana, já citados por vários au-tores (AMARANTE Jr. et al.,2002, no prelo; INDUSTRYTASK FORCE lI, 2000, ontine; 2,4-D: FACT SHEET,2000, on line; VIElRA e PRA-DO, 1999, p. 307; BRITISHCROP PROTECTIONCOUNCIL, 1994, p. 68), tor-na-se necessária a avaliação damobilidade do 2,4-D em solostropicais. Neste estudo, foi sele-cionada urna área de cultivo deeucaliptos, da região de UrbanoSantos-MA, para a realizaçãodos estudos de mobilidade doherbicida, visto que, nesta região,existem recursos hídricos bastan-te vastos.

2 MATERIAIS EMÉTODOS

2.1 Reagentes e amostra

Foram utilizados reagentesde grau analítico, tais como acidofórmico (Synth, 85%) e formiatode amônia (Vetec, 98%), usadosno preparo da solução-tampão,bem como ácido sulfúrico (Merck,98%), usado na acidificação daamostra Metanol e diclorometano(ambos Mallinckrodt) foram degrau cromatográfico. A soluçãotampão foi obtida pela dissoluçãodos reagentes citados acima, fa-zendo-se o ajuste do pH para 4,5.O padrão de referência do 2,4- D(98%) foi obtido de' DI.Ehrenstorfer (Augsburg-German).As soluções padrão foram prepa-radas pela solubilização do com-posto em metanol, sendo estoca-das a-18°C até o uso.

As amostras de solo foramcoletadas na profundidade de O a40 em, utilizando-se trado metáli-co sendo, em seguida,homogeneizadas em balde metá-lico. As amostras foram secas emtemperatura ambiente e ao abrigoda luz. Foi feito o peneiramentopara a retirada de restos de raízes,trabalhando-se com as fraçõesareia, argila e silte juntas.

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2.2 Sistema cromatográfico

O sistema cromatográficoutilizado (Waters, Milford, MA,USA) consistiudeum controladorde solventes (Model 501), umdetectorUV com comprimento deonda variável (Model 486), uminjetar Rheodine e um integradar(Model 746). Empregou-se umacoluna LiChrospher 100 RP-18(125 x 4mmI.D., 5mm), adapta-da a uma pré-coluna contendo omesmo material (ambas Merck).A análise foi efetuada em 230 nrn,usando-se eluição isocrática, ten-do-se como fase móvel uma mis-turarnetanol-tampão formiato deamônio com pH 4,5 (50:50), emfluxo de 0.7 mL/min. Todos ossolventes e soluções usadas nafasemóvel foram previamente fil-trados e desgaseificados em sis-tema de ultra-sorn.

2.3 Estudo de recuperação

Para avaliar a exatidão e pre-cisão do método de determinaçãodo 2,4-D, estudos de recupera-ção foram feitos fortificando-seamostras do solo, para três níveisde concentração (0,1; 1,0 e 2,0mg/Kg). O estudo de recupera-ção foi efetuado comparando-se

as áreas dos picos obtidos no sis-tema cromatográfico com a curvaanalítica obtida com padrões doherbicida em solução metanólica.

O solo foi extraído, apósacidificação com solução deH2S04 (pH 1,0), utilizando-se 15mL de dic1orometano, em siste-ma de ultra-som, por 1 h. A ex-tração foi repetida e os extratosforam combinados e filtrados emCelite®.Em seguida,o filtrado foiconcentrado em evaporador ro-tatório, sendo levado à secura sobN2e o resíduo retomado em 1mLdemetanol, procedendo-se, pos-teriormente, à análise porcromatografia líquida

2.4 Estudo da mobilidade

Preparou-se uma suspensãocom o solo e água destilada, apli-cando-se depois sobre placas devidro (10 x 20 em), na espessuraaproximada de 0,5 mm. As pla-cas foram secas em temperaturaambiente, ao ar livre (LANÇASet al., 1994, p. 49-56). Aplicou-se, na base da placa, 20 mL desolução de 2,4-D (50 mg/L). Aextremidade inferior da placa foiposta em contato com papel defiltro, cuja extremidade oposta foimergulhada em reservatório con-

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tendo água desionizada. Após afrente de eluição percorrer a pla-ca toda, secou-se a placa e deli-mitaram-se 5 faixas, correspon-dentes aos R estabelecidos peloteste de mob{lidade descrito peloIBAMA. As zonas foram sepa-radas, acidificadas com 1mL desolução de ácido sulfúrico (PH1,0), extraídas com 15 mL dedic1orometano por 1hora em sis-tema de ultra-som, filtradas empapel de filtro qualitativo e emCelite®, evaporadas emevaporador rotatório, secas sobN2 e retomadas com 1 mL demetanol. Para a determinação do2,4-D, foram injetados 20 mLdeste extrato no sistemacromatográfico.

Paralelamente ao estudo fei-to com as placas, aplicou-se 1mLde solução 50 mg/L de 2,4-D emuma coluna de vidro empacotadacom amostra de solo. Foi feita aeluição com água, até a obtençãode 1 mL de eluato. Esta porçãofoi filtradaem papel de filtroe ana-lisada por CLAE. O recheio dacoluna foi também separado emzonas correspondentes às zonasda cromatografia em camada del-gada, sendo removido comespátula e, posteriormente, sub-

metido ao mesmo procedimentodescrito para o teste em placas.

3RESULTADOS EDISCUSSÃO

A Tabela 1 apresenta os re-sultados de caracterização dosolo em estudo, feitos pelo labo-ratório de solos da UniversidadeEstadual Paulista (Unesp -Araraquara). Em tais determina-ções, foram utilizados métodosconvencionais padrões, já descri-tos na literatura (AMARANTEJr., 2002, p. 74-76).

Tabela 1- Propriedades físicase químicas do solo estudado

Parâmctro valorespH 393Matéria orgânica (%) 6,71Fósforo (mg/g) 0,002Potássio (mg/g) 0,8Cálcio (mg/g) 7,23Magnésio (mg/g) 1,49Alumínio (mg/g) 2,76Ferro (mg/g) 27,05Manganês (mglg) 0,24

OpH do solo em estudo ten-de a favorecer a dissociação do2,4-D (cujo pKa é 2,64). Nestascondições, a solubilidadeem águaaumenta devido à formação desais do herbicida, o que favorecesua Iixiviaçãoatravésdo solo,compredominância da espécie

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dissociada, de carga negativa,(AMARANTE Jr, et al, 2002, noprelo). Em contrapartida, o conteú-do de matéria orgânica do solo emquestão é relativamente elevado, oque pode favorecer a retenção doherbicida pela adsorção das molé-culas de 2,4- D à matéria orgânicadiminuindo, assim, a mobilidadeatravés do solo. É necessário res-saltar que a forma dissociada docomposto poderá ser menosadsorvida, uma vez que estará comoespécie negativamente carregada,sofrendo pouca atração pelos sítiosnegativos dos silicatos naturalmen-te presentes no solo. A elevada con-centração de metais, tais como fer-ro, pode, igualmente, diminuir amobilidade do composto devido àformação de sais pouco solúveis.Desta forma, percebe-se que acomplexidade do solo, suas propri-edades fisicas e químicas e suasinterações com compostos orgâni-cos de origem antropogênica podemmudar o comportamento doherbicidanamatriz.

Os resultados derecuperação, bem como osrespectivos coeficientes devariação (CV) para as trêssoluções aquosas do herbicida,são apresentados na Tabela 2.

Tabela 2 - Recuperações médi-as e coeficientes de variação(CV) para água mantida em

contato com o solo por 24 horas

2,4-0

n = 5 análises.

Os valores obtidos neste es-tudo estão em conformidade como descrito na literatura para a aná-lise de resíduos de pesticidas(TIllER e ZEUMER, 1987, p. 37-44), que estabelece média de re-cuperação aceitável para valoresentre 70 e 120% e CV inferior a20%. Para o método empregado,o limite de detecção (LD) foi de0,03 mg/Kg. Este valor de LD foiestimado a partir do procedimen-to estatístico descrito por THIEReZEUMER (1987, p. 37-44).

Para os estudos de mobili-dade, feitos por cromatografia emcamada delgada de solo, os re-sultados são apresentados na Fi-gura 1. O herbicida foi detectadona faixa de RI entre 90 e 100%(ou 0,9-1,0) podendo, portanto,ser caracterizado como compos-

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to bastante móvel. Este resultadoé mais pronunciado do que a pre-visão teórica, obtida pelo índicede GUS, que classifica oherbicida como de médio poten-cial de contaminação de águassubterrâneas (BRITO et al.,2001, p. 99). Isto se deve, pro-vavelmente, ao fato de que o re-ferido índice considera apenas otempo de meia-vida e o coefici-ente de distribuição dos compos-tos no carbono orgânico do solo.Estes parâmetros, vale ressaltar,sofrem alteração em função dosolo e do clima, e omais corretoseria obter o índice a partir dotempo demeia-vida e coeficientede carbono orgânico para o soloem estudo, ao invés de conside-rar valores tabelados, determina-dos em condições de clima tem-perado (BRITO et al., 2001, p.95). Outros parâmetros, tais comoprofundidade até o lençol freático,capacidade de recarga doaquífero, condutividadehidráulicae topografia, além das caracterís-ticas do solo, costumam ser con-siderados em outro índice, deno-minado DRASTIC que, emboramais completo e preciso, é de di-ficilobtenção.

Presente Rf: 90-100%:~/S:~:~:s:~~~~::::::~;::~5-90%

Ausente Rf: 35 -65%

Ausente Rf: 10-35%-

Ausente Rf: 0-10%

Fig.l: Resultado obtido paracromatografia em camada del-gada de solo.

Para os testes realizados emcoluna recheada com solo, os re-sultados são apresentados na Fi-gura 2. Também neste estudo, ocomposto em estudo apresentouconsiderável mobilidade, com89% da quantidade aplicada sen-do transportada através da colu-na de solo e determinada noefluente da coluna (Figura 2).

Para determinação da mobi-lidade de um composto pelaeluição em colunacontendo o soloem estudo, alguns trabalhos en-contrados na literaturausam comofase móvel uma mistura demetanollágua (RAVANEL et al.,1999, p. 145). Nestes estudos,este parâmetro é selecionado semuma discussão detalhada quejus-tifique tal procedimento. Em prin-

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cípio, o uso de apenas água comoeluente parece sermais adequadopara estudos de mobilidade decomposto no solo, uma vez que oprocesso de lixívia ocorre para aágua transportada através dos di-versos compartimentos do ambi-ente.Neste sentido, o estudo utili-zando água como fase móvel, aoinvés de misturas com outrossolventes, pode ser mais apropri-ado para descrever o comporta-mento e transporte de um deter-minado composto no solo. A op-çãoporutilizaráguacomo solventede eluição é, entretanto, umadeci-são puramente intuitiva, e estudosmais detalhados precisariam serfeitos, de forma a garantir que esteseja o critériomais adequado paraa avaliação real da mobilidade deum composto através do solo.

Percenlualencontrado

1%

u*·If····:············:···:::..V.. 3%

7%

89%

Fig.2.: Resultado do teste de mobili-dade realizado em coluna.

4 CONCLUSÃO

Nos estudos de avaliação damobilidade do 2,4-D através dosolo, observou-se que este com-posto apresenta considerável po-tencial de contaminação dos len-çóis subterrâneos, embora dadosda literatura apontem uma médiacapacidade de contaminação parao referido composto. Estadiferen-ça entre o comportamento previs-to e o observado pode serexplicada pelas características dosolo em estudo que, neste caso,podem ter favorecido amobilida-de do 2,4-D através do solo.Deve-se considerar, entretanto,que outros parâmetros, tais comoo tempo de meia-vida, não foramdeterminados neste estudo e, des-ta forma, a avaliação aqui apresen-tada é apenasum indicativode ten-dênciade transporte do 2,4-D paraambientes aquáticos subterrâneos.

Cabe ressaltar que o estudoda mobilidade de um compostoatravés de estudos crorna-tográficos tem sido freqüente-mente utilizado,em substituiçãoaoprocedimento indicado peloIBAMA. Neste caso, embora nãosejam considerados parâmetroscomo a umidade do solo e sua

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compactação, entre outros, o es-tudo pode ser uma forma simplese efetiva de avaliação do potencialde contaminação dos ambientesaquáticos subterrâneos por com-postos potencialmente tóxicos.

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