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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2002.tde-05022003-111013
Documento
Autor
Nome completo
Fabio Prata
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2002
Orientador
Banca examinadora
Lavorenti, Arquimedes (Presidente)
Christoffoleti, Pedro Jacob
Frighetto, Rosa Toyoko Shiraishi
Luchini, Luiz Carlos
Prezotto, Maria Emilia Mattiazzo
Título em português
Comportamento do glifosato no solo e deslocamento miscível de atrazina.
Palavras-chave em português
adsorção
herbicidas
isótopos
lixiviação
química do solo
Resumo em português
O objetivo desse trabalho foi estudar o comportamento do herbicida glifosato em solos sob diferentes aspectos e o deslocamento miscível da atrazina, empregando a modelagem matemática na determinação de parâmetros de sorção e transporte. Para tal, foram conduzidos vários experimentos com o glifosato, no Laboratório de Ecotoxicologia do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP), sendo os ensaios referentes a atrazina conduzidos no Forchungszentrum Jülich, Jülich, Alemanha. No primeiro capítulo foi avaliada a influência da matéria orgânica na sorção e dessorção do glifosato em três solos brasileiros com diferentes atributos mineralógicos. A base deste estudo foi o estudo de isotermas de sorção, pela técnica "batch", em amostras de solo com e sem oxidação da matéria orgânica. No segundo capítulo, foi verificada a extensão do efeito de níveis crescentes de fósforo no solo na sorção e dessorção do glifosato. No capítulo terceiro foi estudado o comportamento do glifosato num caso especial: um solo mantido há 23 anos sob plantio direto ou plantio convencional. Para tanto, foram conduzidos 4 experimentos, nos quais foram verificados a mineralização e a formação de resíduo- ligado, a cinética de sorção e dessorção, a sorção/dessorção e a fitodisponibilidade do glifosato, através de um teste biológico. No último capítulo estudou-se o deslocamento miscível da atrazina em colunas deformadas de solo, empregando-se estudo de traçador (Br - ) e modelagem matemática para a determinação de parâmetros de sorção e de transporte do herbicida. Aos resultados de deslocamento do traçador foi aplicado o modelo de transporte baseado na equação de convecção-dispersão, considerando o equilíbrio de sorção. Para o deslocamento da atrazina foi utilizado o modelo matemático "two-site", também baseado na equação de convecção-dispersão, entretanto, considerando o não-equilíbrio químico de sorção. Neste capítulo também foi avaliada a sorção/dessorção da atrazina pela técnica "batch". Optou-se por utilizar a atrazina no estudo de deslocamento miscível e não o glifosato, pelo fato do segundo não apresentar potencial de mobilidade vertical no solo. Concluiu-se que a sorção do glifosato é instantânea, extremamente elevada e está relacionada, principalmente, a fração mineral do solo, sendo que a matéria orgânica desempenha papel secundário no caso de solos oxídicos. O glifosato compete com os fosfatos inorgânicos pelos sítios de sorção no solo, entretanto, esta competição somente passa a ser importante para níveis de P extremamente elevados, os quais não são atingidos em condições reais de campo. O glifosato não pode ser extraído do solo em condições normais de solos agricultáveis, permanecendo na forma de resíduo- ligado. O sistema de plantio direto pode contribuir com a aceleração da mineralização do glifosato no solo, todavia, sua meia-vida é baixa e está relacionada à formação de resíduo-ligado, não tendo apresentado problemas de fitotoxidez nos testes realizados. Com relação ao deslocamento da atrazina, concluiu-se que a molécula apresenta potencial de lixiviação no solo, sendo que este potencial é dependente da sorção nos sítios em equilíbrio e em não-equilíbrio com a solução do solo. No entanto, a sorção irreversível foi mais importante que a sorção "reversível" em ambos os sítios em equilíbrio e não-equilíbrio. Os modelos de transporte foram ajustados com sucesso aos dados de deslocamento miscível do traçador e da atrazina. Todavia, o modelo "two-site" superestimou a sorção irreversível (formação de resíduo-ligado), para a concentração residente na coluna. O modelo de transporte "two-site", ajustado aos dados de deslocamento miscível da atrazina, previu coeficientes de sorção linear semelhantes aos gerados pelo método "batch", o que não foi verdade para a dessorção.
Título em inglês
Glyphosate behavior in soil and miscible displacement of atrazine.
Palavras-chave em inglês
adsorption
fixation
herbicides
isotopes
soil chemistry
Resumo em inglês
The aim of this research was to evaluate the glyphosate behavior in soils under different aspects, as well as the miscible displacement of atrazine, using mathematical modeling to determine sorption and transport parameters. The experiments about glyphosate were carried out at Laboratory of Ecotoxicology of the Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP), Piracicaba, SP (Brazil), and the studies about atrazine at Forchungszentrum Jülich, Jülich, Germany. In the first chapter we evaluated the effects of soil organic matter on the sorption and desorption of glyphosate in three soils with different mineralogical attributes. This was an isotherm batch experiment in soil samples with or without organic matter. In the second chapter we evaluated the effects of the increasing rates of phosphorus on the sorption and desorption of glyphosate. In the third chapter we studied the glyphosate behavior as an especial situation: An Brazilian Oxisol collected from both a no-till and a conventional management soil systems. Both agricultural systems had been in production for 23 years. Glyphosate mineralization, its bound-residue forms, sorption and desorption batch kinetics, sorption/desorption batch isotherms experiments, and glyphosate phythoavailability (to Panicum maximum) were determined. In the last chapter, the miscible displacement and the sorption/desorption of atrazine. In order to fit the atrazine breakthrough curves, to evaluate the contribution of sorption on the atrazine leaching (equilibrium vs nonequilibrium sorption; reversible vs irreversible sorption), we employed a tracer study (Br - ) and used mathematical modeling. We fitted the Br - displacement with an equilibrium convective dispersive transport model, and atrazine displacement with two-site chemical nonequilibrium dispersive convective transport model. The atrazine was employed in this study, instead glyphosate, because the second one does not present leaching potential. We concluded the glyphosate sorption is instantaneous, extremely high and presents relationship, mainly, with the mineral soil fraction. Soil organic matter only plays a secondary role for oxidic soils. Glyphosate competes with inorganic phosphates for specific sorption sites, but this competition becomes important when phosphorus is at rates higher than the normally seen in real field conditions. The glyphosate can not be extracted from the soil, under normal conditions of agricultural soils, remaining as bound-residues. The no-till system may contribute to the enhancement of glyphosate mineralization in the soil. However, its half-life is low and is related with the bound-residue formation. Glyphosate did not present phytotoxicity in the specific studied. About atrazine displacement, we concluded the atrazine presented a potential leaching. This potential was dependent of equilibrium and nonequilibrium sorption sites. However, irreversible sorption was more important than "reversible" sorption in equilibrium and nonequilibrium sites. Both equilibrium and nonequilibrium models successfully fitted the Br - and atrazine breakthrough curves, respectively, for both management systems. However, the two-site nonequilibrium model overestimated the irreversible sorption (bound-residue formation) for resident concentration of atrazine within soil column. The two-site nonequilibrium transport model predicted partition coefficients for sorption very similar to these measured in the sorption batch experiment. This was not true for desorption data.
 
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Data de Publicação
2003-02-06
 
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