Prof. Dr. Saul Carvalho Atualmente, há produção em larga escala sem aplicação de pesticidas?

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1 Destino de icidas no Ambiente Prof. Dr. Saul Carvalho Atualmente, há produção em larga escala sem aplicação de pesticidas? 30/08/

2 Solução: conhecer para usar corretamente! 30/08/ 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... 30/08/

3 Atmosfera Alvo / Biota Água Solo 30/08/ /08/

4 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. 30/08/ TRANSPORTE DE PESTICIDAS volatilização SOLO Escoamento superficial Lixiviação ÁGUA Influência dos processos de sorção / dessorção 30/08/

5 Volatilização e Deriva 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 30/08/ Deriva Natural de Gotas de Água Tabela 2. Deriva natural de gotas de água (Lavorenti, 2000). Descrição Tamanho Deriva da Gota Ventos de 16,1 km h -1 µm Altura de 1,52 m Altura de 15,2 m Neblina ,33 km Cerração ,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 30/08/

6 Deriva de pesticidas 30/08/ Perdas do icida por volatilidade Pressão de vapor (P) potencial de volatilização do icida - P = pressão exercida por um vapor em equilíbrio com um líquido, a uma determinada temperatura - A P do icida é normalmente expressa em mmhg a 25ºC - A volatilidade dos icidas aumenta em condições de alta temperatura e em baixa umidade relativa do ar Acetona (270 mmhg) Trifluralina (2 x 10-4 mmhg) Pressão de vapor 30/08/

7 Pressão de Vapor e solubilidade afetam a volatilização Perdas por volatilização Baixa solubilidade Trifluralina Alta solubilidade Clomazone Pressão de vapor 30/08/ Relação entre pressão de vapor e solubilidade icidas Solubilidade Pressão de vapor Imazapic <1,0x10-7 Imazapyr <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 ,2x10-7 Tebuthiuron ,0x10-7 Isoxaflutole 6/362 7,5x10-9 Clomazone ,4x10-4 Pendimethalin 0,3 3,0 x /08/

8 Escorrimento superficial (runoff) Movimentação sobre superfície do solo Geralmente pequenas 2% Características da molécula Influência do solo e ambiente 30/08/ 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 hidrofóbica) Resíduo ligado o pesticida é fortemente retido pela matriz do solo, não está em equilíbrio 30/08/

9 Destino de pesticidas no Solo Absorvido pelas plantas, Volatilizado e runoff Resíduo ligado Remobilização adsorção desorção Degradação biológica e química colóides Retenção Transformação Transporte lixiviado 30/08/ O que determina a capacidade de retenção do solo? 1. Composição granulométrica areia + silte + argila 30/08/

10 O que determina a capacidade de retenção do solo? Tamanho e área superficial de partículas do solo, segundo a Sociedade Internacional da Ciência do Solo. Tipo de partícula Diâmetro (mm) Número/g Área superficial (cm 2 /g) Cascalho >2, Areia grossa 2,0-0, Areia fina 0,2-0, Silte 0,05-0, Argila <0,002 9x10 9 8x /08/ O que determina a capacidade de retenção do solo? 30/08/

11 30/08/ O que determina a capacidade de retenção do solo? 2. Tipo de argila Constituinte do solo CTC (cmol c /Kg) S. E. (m 2 / g) * Caulinita 3 a 15 7 a 30 Ilita 10 a a 100 Montmorilonita 80 a a 800 * * Vermiculita Óxidos de Fe e Al Subs. Húmicas 100 a a a a a a /08/

12 O que determina a capacidade de retenção do solo? Mineral CTC Permanente Variável Total mmol c kg -1 de argila CTA Montmorilonita Vermiculita Ilita Caulinita Gibbsita Goethita Fonte: Alleoni, /08/ O que determina a capacidade de retenção do solo? ph Colóides PCZ Óxidos amorfos 8, Goetita (FeOOH) 6, Hematita (Fe 2 O 3 ) 5, Gibbsita (AlOH 3 ) 5, Minerais de Argila <2, Húmus <2,0 Fonte: Alleoni, /08/

13 Importância da matéria orgânica na adsorção dos pesticidas A M.O.S. é o principal fator a ser considerado na adsorção de pesticidas no solo (Graveel & Turco, 1994) Solos argilosos 30-40% da CTC M.O.S. Solos arenosos 50-60% da CTC M.O.S. Sendo assim, as recomendações de doses de pesticidas por textura do solo (arenoso x médio x argiloso) não são corretas devido a baixa atividade das argilas (Procópio et al., 2001) M.O.S. principal fator de retenção do pesticida na camada superficial de solo 30/08/ Constante de Ionização Ácido/Base (pka e pkb) 30/08/

14 Constante de Ionização Ácido/Base (pka e pkb) 30/08/ /08/

15 O que determina a capacidade de retenção do solo? 30/08/ Solubilidade em água de um herbicida Unidade de medida: 1 1 parte por milhão = 1 ppm = 1 milhão 1 mg = = 1 x 10 6 mg 1 mg 1 kg = 1 mg 1 L 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 30/08/

16 Qual a relação da solubilidade (S) do herbicida com a umidade do solo? Mesmo herbicida Solo Úmido Solo Água Ar Solo Seco Solo Água Ar Molécula de herbicida 30/08/ Coeficiente de distribuição entre octanol e água (Kow) Kow = óleo água Herbicida oleoso (lipofílico) amigo do óleo Alta adsortividade à M.O.S. (interações hidrofóbicas) Kow = 0,01 1 óleo Herbicida aquoso (hidrofílico) água amigo da água 100 Baixa adsortividade à M.O.S. (alta solubilidade em água) 30/08/

17 K ow, solubilidade em água de herbicidas X Necessidade de umidade para ativação do herbicida Herbicidas Kow Solubilidade Necessidade de umidade para ativação do herbicida Hexazinone Baixa Diuron Alta Clomazone Média Imazapic 0,01 (ph 7,0) Baixa Imazapyr 1,3 (ph 7,0) Baixa Oxyfluorfen <0,1 Alta Sulfentrazone 1, Média Ametrina Alta Metribuzin Alta Tebuthiuron Baixa Isoxaflutole 208 6,2 Baixa DKN 2,5 326 Alta 30/08/2012 Pendimethalin pjchrist@esalq.usp.br 0,3 Alta 33 Qual o parâmetro que mede a capacidade sortiva do pesticida? Kd = Concentração do icida no Solo Concentração do icida na Água Fatores que afetam o coeficiente de partição de um pesticida no solo - Conteúdo de matéria orgânica - Polaridade do pesticida - ph - Matéria orgânica solubilizada 30/08/

18 Coeficiente de sorção levando em consideração a matéria orgânica (K oc ): K oc = Kd x 100 % de carbono orgânico 30/08/ Relação entre solubilidade do pesticida e Koc Trifluralina 1000 Koc Dicamba 10 0,1 0, Solubilidade em mg/l 30/08/

19 Transformação Alteração da estrutura molecular por meios bióticos e abiótico (físicos ou químicos). Completa (mineralização) : CO 2, H 2 O e sais minerais. Parcial: metabólitos. Glyphosate AMPA Variáveis para cada Produto! 30/08/ 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. 30/08/

20 Transformação Biótica - 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 30/08/ Tipos de Transformação Biótica Catabolismo fonte de energia Cometabolismo degradação acidental Polimerização - combinação Acúmulo molécula original é incorporada Relações pesticida x nutriente no solo 30/08/

21 Interferências na Transformação Biótica Ambiente (temperatura e umidade) Solo (ph, CTC, M.O., sorção) Molécula (Solubilidade e estrutura) 30/08/ Resumo do destino de pesticidas no solo Alta solubilidade Movimentação com a água do solo / absorção ou Possibilidade de volatilização Baixa solubilidade Alta sorção aos colóides do solo 30/08/

22 Considerações Finais 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! 30/08/ "Se você quer melhorar sua compreensão, beba café; é a bebida inteligente." Sydney Smith 22