PERSISTÊNCIA E LIXIVIAÇÃO DO HERBICIDA AMETRINA EM SOLO BARRENTO CULTIVADO COM CANA-DE-AÇÚCARRESUMO
Como contribuição para aconstrução nas condicões brasileiras doperfil ecotoxicológicoda ametrina, foram monitorados seus resíduos por meio de cromatografia gasosa, durante um ano após a sua aplicação em um solo podzol vermelho-amarelode textura barrenta plantado com cana-de-açucar, com oobjetivo dedeterminar a sua persistência e lixiviação no solo. O experimento foi conduzido na Estação Experimental doInstituto Biológico, Campinas, SP, empregando-se um fatorial 8 X 5, "épocas de amostragem do solo" X "profundidades de amostragem", quatro repetições para os procedimentos experimentais no campo, reduzidas para duas nas determinações analíticas. O solo recebeu o tratamento de 4,0 kg/ha de ametrina em 7 de abril de 1992. Os resultados demonstraram que a maior concentração do herbicida localiza-se na camada superficial do solo (0-10 cm de profundidade), onde persiste até 195 dias após o tratamento. Amostras de solo retiradas um ano após não apresentaram resíduos de ametrina. A curva de persistência do produto foi representada por uma equação exponencial do 2º grau, para à.camada de 0-10 cm de profundidade. Foram encontrados resíduos de ametrina nas camadas de solo à profundidade de 10-20 cm e 20-30 cm, até 33 dias depois do tratamento; a lixiviação do herbicida não ultrapassou a profundidade de 30cm.
PALAVRAS-CHAVE:
Resíduos; herbicida; mobilidade; ecotoxicologia; ametrina
ABSTRACT
The persistence and the leaching of ametryne was investigated under field conditions in Campinas, SP, in a loamy podzolred-yellowsoilplantedwithsugar-canecrop. Theametrynewasappliedattherateof4.0kg/haaftersugarcane planting and pre emergence of weeds in 1992 April seventh. Gas chromatography analyses of soil samples collected at five depths (0-10cm, 10-20 cm, 20-30 cm, 30-40 cm and 40-50 cm) eighttimes at after the herbicide application over a year showed that the greatest ametryne concentration stayed at the 0-10 cm layer; ametryne residues were not found under 30 cm of soil depth and the persistence curve of the herbicide was accounted for by 2nd grade regression. A year after the treatment no ametryne residues were found in the soil.
KEY WORDS:
Residues; herbicides; movement; ecotoxicology; ametryne.
INTRODUÇÃO
Emecotoxicologiaapersistência deumagrotóxicqno meio ambiente émedida pelotempoemqueo seuresítttio permanece no mesmo, tendo ou nãoatividade biológÍça. Por definição apersistência dos herbicidas nO:sóio pode ser de três tipos, de acordo com o método de determinação: persistência biológica, agronômica e química.A persistência biológicadetermina por métodos biológicos (bioensaios) o tempo do efeito do resíduo sobre seres vivos (bioatividade); nesse caso a persistência agronômica é uma persistência biológica particularizada, pois, mede o tempo que o resíduo do herbicida permanece no solo com atividade sobre plantas cultivadas, seja em um sistema de sucessão ou rotação de culturas. A persistência química diz respeito ao tempo que o resíduo permanece no solo passível de ser detectado por métodos químicos ou radiométricos.
Um dos testes que tem contribuído para a construção do perfil ecotoxicológico são os ensaios de campo para verificar a persistência, o acúmulo, a dissipação e a mobilidade destes produtos no solo.
Diversos trabalhos de monitoramento de resíduos de agrotóxicos têm sido realizados em países desenvolvidos. KENAKA (1977), por exemplo, relata os resultados de análises de resíduos de 130 diferentes agrotóxicos aplicados em solos agrícolas, em culturas anuais de 43 estados dos Estados Unidos da América. Dos 130 produtos, somente 24 foram encontrados nos solos à época da colheita, sendo 6 herbicidas, 5 inseticidas fosforados, 11inseticidas cloradas, e dois a basede arsênico. Dos herbicidas encontrados a simazina e a atrazina, ambas dogrupo das triazinas, persistiram no solo por um período de até 12 e 10 meses, respectivamente.
LEO Net al. (1978), nas condições edafoclimáticas de Porto Rico, em aplicações de ametrina durante seis anos consecutivos a cultura da cana-de-açucar, encontraram 1,1 mg/kg do herbicida após 240 dias da última aplicação. Para os autores esses resultados foram causados por forte adsorção do produto (50 a 78%) por argilamontmorilonita(tipo 2:1).
LUI & SANTIAGO-CORDOVA (l991), estudandoa persistência da ametrina em condições de casa de vegetação, utilizando como planta-teste o pepino, determinaram a persistência de 60 dias. BLANCO & OLIVEIRA (1987), nas condições climáticas de São Paulo, encontraram persistência biológica até 60 dias, não sendo mais revelada a partir de 90 dias, para os herbicidas atrazina, ametrina e simazina, quando aplicados em setembro/outubro, e 210 dias (BLANCO & OLIVEIRA, 1989), para pulverização de abril-maio. Ambos os experimentos foram conduzidos em solos argilosos cultivados com cana-de açúcar.
Assim, como contribuição aoconhecimento doperfil ecotoxicológico da ametrina, umherbicida dogrupodas triazinas de largo uso na cultura da cana-de-açúcar, foi conduzido um experimento de campo para o monitoramento deresíduos doprodutodurante 360dias, em diversas profundidades, até 50cm do perfil do solo.
MATERIAL E MÉTODOS
Ensaio de campo
O experimento foi conduzido na Estação Experimental de Campinas, Seção de Herbicidas, Instituto Biológico, localizada no município de Campinas, SP, a 22º 54' latitude Sul, 47º 04' longitude Oeste e altitude 693 m, em um solo podzol vermelho-amarelo cujas características se encontram na Tabela 1.
O terreno de plantio foi preparado por meio de duas arações com arado dedisco, seguidas deduasgradeações com grade niveladora de 28 discos.
A adubação consistiu em 500 kg/ha da fórmula 5-25-25, aplicada na linha de plantio.
O experimento foi iniciado em 6 de abril de 1992 com o plantio da cana-de-açúcar, var. RB72-454, em sulcos espaçados de 1,30 m entre si, na quantidade de 6 ton/ha de toletes.
A ametrina foi aplicada em área total, em 7 de abril de 1992, um dia após o plantio da cana-de-açucare em pré-emergência das plantas, utilizando-se o Gesapax 500 como produto comercial, formulado como solução concentrada contendo 500 g de ametrina por litro, na dose de 8,0 1/ha (4,0 kg/ha de ametrina), o que corresponde a cerca de 60% a mais da dose usual indicada (RODRIGUES & ALMEIDA,1995).
Na aplicação utilizou-se um pulverizador costal, à pressão constante fornecida por CO2 ( 45 lb/pol2), munido com barra de quatro bicos 1004, projetando uma faixa de aplicação de 2,5 m com vazão de 400 1/ha. A aplicação ocorreu com O solo apresentando 10,20% de umidade, e condições de 22,2ºC de temperatura do ar, 65% de umidade relativa do are vento a 2,10 km/h.
Como tratamento controle (teste em branco), para verificar a existência de resíduos de ametrina no local, foram retiradas 10 amostras de terra/profundidade da área experimental, dois dias antes da aplicação do herbicida, nas profundidades de 0-10, 10-20, 20-30, 30-40 e 40-50 cm.
Odelineamento experimental adotado foi umfatorial 8 "épocas de amostragem" X 5 "profundidades de amostragem", quatro repetições, distribuídas em blocos ao acaso. As épocas de amostragem foram: O dia (cinco horas após a aplicação), 15 dias após o tratamento (DAT),33 DAT, 64 DAT, 96DAT, 140DAT, 195 DAT e 360 DAT; como profundidade de coleta das amostras foram adotados cinco faixas: 0-10, 10-20, 20-30, 30-40 e 40-50 cm.
Os blocos foram constituídos de 12 linhas de plantio de cana-de-açucar com 5 metros, correspondendo cada bloco a uma área de 84,5 m2 • Nas oito entrelinhas centrais de cada bloco, casualizadas como épocas de amostragem, foram cole41das paracada profundidade do fatorial, cinco sub amostras de terra. Foi utilizado um trado tipo meia-cana de aço inoxidável, próprio para coleta de solo, apresentando 2,3 cm dediâmetro por 60 cm de comprimento, graduado com subdivisões de 10 cm. Cada entrelinha foi considerada como parcela.
A terra dascinco sub amostras/parceladecada época foi misturada de acordo com a faixa de profundidade e a ordem de cada bloco, resultando em uma amostra/ profundidade/época/parcela;Paraosprocedimentos analíticos o material do Bloco I foi reunido ao do Bloco III e o do Bloco II com o do Bloco IV, reduzindo-se assim para duas amostras compostas de terra/profundidade/ época, demodo ase terduasrepetições. Foram utilizados, parapossíveisexplicaçõesdocomportamentodoherbicida no solo os dados climáticos da estação meteorólogica localizadanaEstaçãoExperimental doInstituto Agronômicode Campinas, cerca de 7 kmdo local doexperimento, e que são apresentados na figura 1.
Análise de resíduos
As amostras de solo permaneceram armazenadas à temperatura de 15ºC negativos até a execução das análises de resíduo, quando então foram secas à temperatura ambiente, moídas e peneiradas em malha de 0,2 mm (TFSA).
O método utilizado para a determinação analítica de resíduos foi o descrito por RAMSTEINER et al. (1974), para multiresíduos de triazinas em água, solo e plantas.
Para a análise daarrietrinaforam retiradas 25 a 30gda amostra deterracom 20% p/pde umidade, adicionandose 100 mL de metanol por duas horas em um extrator de solo. Posteriormente, transferiu-se o extrato total paraum funil de separação de 500 mL, adicionaram-se mais 20 mLde solução aqüosa saturada de cloreto de sódio eduas porções de 100mLdecforetode metileno completandose o volume com água destilada no mesmo volume do extrato. Após a separação dasfases, osextratos de cloreto. de metileno combinados foram secados com sulfato de sódio anidro e evaporados até a secura, em evaporador rotativo. Adicionou-se umvolume conhecido dehexano/ etanol (1:1) ao resíduo do evaporador e procedeu-se às análises.
A coluna cromatográfica foi preenchida com 25 g de alumina básica grau V, adicionando n-hexano, produzindo-se uma coluna empacotada de pelo menos 7 cm de altura. O extrato oriundo da extração foi dissolvido em 5 mL de tolueno, transferido para a coluna e làvado duas vezes com 40 mL de n-hexano. Continµou-se a eluição com 75 mL de n-hexano/éter etílico n proporção de 2:1, com um fluxo de 5 mL/ minuto. O eluato foi coletado em um frasco de 250 mL e, posteriormente, seco em rotavapor.
Utilizou-se uma coluna de vidro com diâmetro interno de 2 mm, comprimento de 2000 mm, e empacotada com Carbowax 200M 3% sôbreGasChrom Q 80-100 mesh; o detector foi ode ionização de chama alcalino, específico para compostos contendo Nitrogênio e Fosforo (DICA).
As condições analíticas foram: temperaturas: coluna, 200ºC; injetor, 220°C; detector, 250°C. Os fluxos de· gases foram: nitrogênio, 30,0 mL/minuto; hidrogênio, 3,50 mL/minuto; ar, 110,0 mL/minuto; tempo de retenção de 4,6 minutos. O limite de detecção foi de 0,05 mg/kg de solo, com recuperação de 95%.
Foram preparadas três soluções padrãode ametrina diluída em hexano-etanol (1:1). Antes da análise de uma sériede amostras provenientes da extração, foram injetadas no cromatógrafo alíquotas de 3 µL de cada solução padrão, de forma a se obter no cromatograma diferentes picos em função de cada concentração injetada, calculando-se a curva de calibração por regressão, permitindo calcular a concentração das amostras pela medida da altura (mm) do seu picoobtido no cromatograma.
Os resultados analíticos foram submetidos àanálise de regressão_ polinomial em função das épocas de amostragem e das faixas de profundidade do solo.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados analíticos do "teste em branco" não acusaram resíduos de ametrina em quaisquer faixas de profundidade do perfil do solo na área experimental.
A Tabela 2 apresenta os valor.es médios de resíduos de ametrina nas profundidades de 0-10, 10-20, 20-30, 30-40 e 40-50 cm, monitorados durante um ano após à aplicação no campo, os valores totais e remanescentes no perfil estudado, bem como a taxa de dissipação em função do tempo.
Observa-se, inicialmente, que se considerarmos_ a massa de um hectare à profundidade de 0 m, ser, ó adensidade do solo igual a 1,2g/cm3• a dose aplicada de 4,0 kg/ha deveria produzir, teoricamente, uma concen tração de 3,3 mg de ametrina/kg de solo, valor superior ao detectado na amostragem inicial (O DAT) de 1,445 mg. Em condições de campo este fato tem sido observado com frequência e essas perdas dos pesticidas durante a aplicação têm sido atribuídas a diversos fatores como a natureza do produto, a formulação, as condições atmosféricas, os métodos de aplicação, o tamanho da gota; as condições de um1dade e natureza dosolo, eoutros(GUENZI & BEARD, 1974;SMITH & WIESE, 1973, HOLLIST & FOY, 1971, PLIMER,.1976, entre outros). No caso das triazinas, KEARNEY et al. (1964) observaram que a ametrina sofre uma perda por volatilização, na ordem de 50 a 80%, após 4 horas da aplicação em discos metálicos; em solo úmido de textura arenosa, observaram perdas de 30% por volatilização após 4 a 5 horas da aplicação, concluindo que o fenômeno é diretamente proporcional ao conteúdo de umidade no solo e inversamente ao teor de matéria orgânica do solo. Assim, nas condições do experimento, a concentração de 1,445 mg de ametrina na amostra de terra retirada após 5 horas da aplicação pode ser considerado normal.
Pela Tabela 2, observa-se que aos 15 DAT a ametrina foi encontrada, além da profundidade de 0-10 cm, na faixa de 10-20 cm (0,075 mg/kg), e na faixa de 20-30c (0,08mg/kg), aos33DAT. Verifica-seque foram necessários 33diasparao produto atingira faixa de 20-30 cm de profundidade. A partir de 64 dias a persistência doproduto se restringiu àfaixa de 0-10 cm.
A dissipação da ametrina foi bastante rápida logo ápos à aplicação do produto, principalmente nos primeiros 15 dias. Aos 33 dias o resíduo remanescente foi de 51,90%, significando uma dissipação de 48,91 % da concentração inicial (O DAT). Aos 64 dias apenas 14,18% do resíduo inicial foi encontrado; a menor taxa de dissipação foi no intervalo de 64 a 96 dias quando o resíduo remanescente passou de 14,18% para 13,15%. A partir de 64 DATo processo de dissipação ocorreu de forma menos intensa atingindo 95,16% aos 195 DAT. 360 dias após a aplicação a ametrina não foi mais encontrada no solo, em níveis passíveis de serem detectados por cromatografia gasosa.
Se considerarmos apenas a camada de 0-10 cm do solo, verifica-se que o comportamento da ametrina foi semelhante àquele encontrado para todo o perfil trabalhado (Tabela 2).
Valores médios de resíduos de ametrina em mg/kg de solo em função da profundidade do solo e êpaca de amostragem.
Análise de regressão para a profundidade de 0-10 cm (resumo):
**
As análises de regressão realizadas com os dados analíticos permitem traçar as curvas de persistência e dissipação da ametrina (Figs. 2 e 3), e determinar a sua meia-vida (20,02 dias) para a faixa de 0-10 cm de profundidade.
Com a 1ª derivada do modelo que define a persistência (Fig. 2), obtem-se adissipação diáriada ametrina, dividindo-se estes valores pela respectiva concentração diária (Fig. 2), multiplicando-se por 100, teremos os valores porcentuais de dissipação diária, em função do nível de concentração encontradano dia, de forma a se ter a velocidade de dissipação da ametrina em porcentagem diáriadedissipação (Fig. 4).
Observa-se que a velocidade de dissipação, não é constante e sim decrescente em função do tempo; isto em parte pode ser explicado pela degradação microbiana e adsorção da ametrina. No início, a concentração da ametrina na solução do solo sendo maior, as comunidades microbianas do solo podem utilizá-la como fonte energética e nutricional; com o passar do tempo a concentração diminui tornando mais difícil a utilização da molécula pelos microrganismos. Nesta situação haverá uma tendência da ametrina sofrer dessorção para a solução do solo, continuando a ser utilizada pelos microrganismos; com o tempo este processo fica cada vez mais difícil, vindo a ser mais lenta a dissipação da ametrina.
BLANCO & OLIVEIRA (1987), aplicando ametrina nas condições de abril no Estado de São Paulo, verificaram não mais existir persistência biológica a partir 210 dias, na profundidade de 0-10 cm do solo. Apesar de terem sido utilizados métodos diferentes na determinação da persistência, os dados aqui encontrados são muito semelhantes aos relatados por aqueles autores, pois, pela equação da figura 3 a taxa de dissipação foi de 97,50% a partir de 195 dias eo resíduo remanescente, calculado pela equação de persistência (Fig. 2), foi de 0,0718 mg de ametrina/kg de solo.
Sabe-se que para uma mesma área o modelo de persistência das triazinas será alterado pelo regime de chuvas: em condições prolongadas de seca, solos com alta capacidade de troca catiônica inativarão rapidamente os herbicidas por adsorção coloidal, com posteriordegradação por colônias microbianas que sedesenvolvem na vizinhança dos colóides; se o solo permanecer com umidade próxima da capacidade de campo por muitos dias seguidos, as triazinas serão hidrolisadas com a formação de hidroxianálogos não fitotóxicos; por outro lado, chuvas bem distribuídas irão favorecer a presença de degradação biológica que, dependendo do grau de temperatura, irá aumentar o período de persistência das triazinas (temperaturas baixas), ou diminuilo (temperaturas altas) (SHEETS, 1970; SHEETS & SHAW, 1964; KAUFMAN & KEARNEY, 1970, 1976; MARRIAGE et al., 1975).
Pela figura 1 verifica-se que a distribuição das chuvas seguiu as normais pluviométricasparao Estado de São Paulo (BLANCO & GODOY, 1967), isto é, chuvas intensas e freqüentes a partir de setembro, o que correspondeu no experimento à época de 150 DAT; havendo um intervalo de 43 dias sem chuva (45 DAT a 88 DAT), e depois outro de cerca de 40 dias (92 DAT a 131 DAT). A temperatura média do período também acompanhou o esperado com picos de temperatura média mais baixas no inverno (90 e 107 DAT) e as mais elevadas no verão.
Para ALEXAND ER (1965, 1977) a ocorrência da rápida decomposição microbiana dos herbicidas no solo está condicionada à presença de fatores como umidade do solo entre 50 a 100% da capacidade de campo, boa aeração, temperatura entre 27 a 32ºC, índice pH de 6,5 a 8,0e altos teores de matéria orgânica. É de se notar que, excetuando o teor de matéria orgânica, relativàmente baixo, os dados climáticos registrados (Fig. 1), e as características químicas do solo (Jabela 1), estão próximos das condições considerad;1s ótimas para o bom desenvolvimentode populações;microbianas que são responsáveis pelo rápido desaparecimeptodas triazinas no solo (GOSWAMi et al.1975; CQÕK & HUTTER, 1988). Ressalta-seque até os,44 DAJ a distribuição da chuva (Fig. 1) foi favorável aqu1 o;.solo permanecesse sempre próximo a capacidade· d campo. Por outro lado, a menor velocidade de dissipação da ametrina, dos 64 DATa 96 DAT, se deu justamente no período de baixa precipitação·pluviométrica (26,2 mm), o que de certa forma poderia reforçar a idéia que ade gradação biológica da molécula foi responsável, emparte, pela dissipação da mesma. Acrescente-se que a temperatura média do ar até 90 DAT esteve sempre, em geral, acima de 20ºC, sendo a temperatura do solo dependente dessa temperatura e muito próxima a ela, principalmente nas camadas superficiais.
Considerando-seos baixos teores deargila e matéria orgânica (Tabela 1 ), bem como, o alto teor de umidade no solo nos primeiros 45 DAT, verifica-se que não haveria condições favoráveis para uma alta taxa de adsorção da ametrina, resultando em alta concentração na solução do solo e favorecendo a degradação tanto química como biológica.
Pela relação pK da ametrina e o índice pH de cada faixa de profundidade apresentada na Tabela 3, observa-se que a taxa de ionização da ametrina foi extremamente baixa, variando de 0,250% (0-10 cm) progressivamente até 0,099% (40-50 cm), o que significa, teoricamente, que agrande maioria das moléculas em contacto com a solução do solo não sofreu ionização, permanecendo em sua forma molecular, não sendo adsorvidas por troca de cátions, ou adsorvidas por forças não iônicas, ocasionando ligações mais fracas, menos resistentes àdessorção para a solução do solo.
É de se salientar que no período de 64 a 96 DAT o baixo teor de umidade no solo pode ter provocado uma forte adsorção das moléculas dos herbicidas pela fração coloidal do solo, mesmo não sendo esta alta, não permitindo assim a sua disponibilidade na solução do solo. GROVER (1966), THOMPSON JR. & SLIFE (1969) comprovaram experimentalmente este fenômeno: sob baixa condição de umidade do solo a bioatividade das triazinas é extremamente baixa porque esses compostos sãofortementeadsorvidospelas argilas. GROVER(l 966), notou que adições de argila diminuem a atividade das triazinas apenas emcondições debaixaumidade, sugerindoqueas moléculas deáguacompetiriam pelos pontosde adsorção da fração coloidal dosolo. Estes pesquisadores verificaram, também, que em condições de pH baixo a adsorção e, consequentemente, ainatividadedastriazinas é mais intensa.
Não se podedeixarde levarem conta a possibilidade de ocorrência, também, de degradação química por hidrólise, pois, como foi enfatizado a umidade do solo nos 45 dias iniciais favoreceu reações deste tipo, o que resultarianainativaçãoda molécula. No entanto, o alto índice pH do solo, baixo teor de matéria orgânica e relativamente baixas temperaturas, são fatores indicativos que a degradação química não tenha tido papel preponderante na dissipação da ametrina.
NAKAGAWA et al. (1995), estudandoocomportamento da atrazina em solos brasileiros verificou que a hidroxiatrazinaque se forma por hidrólise, em solos com índice pH de 4,6, é bem maior que em solos com índice pH de 5,4.
CONCLUSÕES
O monitoramento de resíduos de ametrina durante 360 dias após a sua aplicação em abril na dose de 4_,0kg/ha em um solo barrento cultivado com canade açúcar, permite concluir:
1. A lixiviação da ametrina deu-se até a camada de 20-30 cm de profundidade do perfil do solo. Abaixo desta faixa não foram detectados resíduos.
2. A persistência da ametrina foi diferenciada com a faixa de profundidade do solo: na camada superficial de 0-10 cm foram encontrados resíduos até 195 dias após o tratamento (DAT); na amostragem seguinte. (360 DAT), o solo não apresentou mais resíduos. Nas profundidades de 10-20 cm e 20-30 cm foram detectados resíduos até 33 DAT; na amostragem posterior (64DAT), as análises químicas do solo não revelaram resíduos.
3. A maior concentração da ametrina permanece na camada superficial (0-10 cm) do solo.
4. Acurvadedissipaçãodaametrinasecaracterizapor um rápido desaparecimentoda molécula nos primeiros quinzedias. Aequaçãoquerepresentamelhorofenômeno é uma exponencial do segundo grau.
Dados pluviométricos.diários e temperatura média diária no período de condução do experimento (9/4/1992 a 4/4/1993).
Curva de dissipação da ametrina na faixa dv' p, rofundjdade de 0-10.cm em relação ao nível residual inicial (O DAT)
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