Sorption and desorption of ametryn in different types of soils

Knowledge of factors related to the dynamics of herbicides in the environment is of fundamental importance to predicting the behavior of herbicides in soils with different attributes, to select appropriate dosages, as well as to avoid harmful effects on the environment and subsequent crops. The objective of this work was to evaluate the sorption and desorption of ametryn in seven soils with different attributes. Initially, the equilibrium time was determined by the "Batch Equilibrium". Then, it was performed the sorption test with different concentrations (0.5; 1; 2; 4; 8; 16; 24 and 32 mg L-1) of ametryn in 0.01 mol L-1 CaCl2. 10 mL of these solutions were added to samples of 2.00 g of each soil, remaining under rotary shaking for 4 hours. After centrifugation and filtration, the ametryn concentration in the supernatant was determined by high-performance liquid chromatography. Desorption was evaluated using the tubes containing 16 mg L-1 prior to sorption testing. The results indicated that the sorption and desorption of ametryn depend on the physicochemical attributes of the soil. Sorption was higher in soils with high organic matter content and high ion exchange capacity, while desorption was inversely proportional to sorption

Evaluation of microbial activity in soil with the herbicide ametryn and addition of biofertilizer

Orientador: Cassiana Maria Reganhan ConeglianDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de TecnologiaResumo: A ametrina é um herbicida utilizado em culturas de cana-de-açúcar no período de pré e pós emergência das plantas daninhas. É um composto persistente no meio ambiente, podendo lixiviar para água subterrânea e escoar para águas superficiais, provocando impacto na comunidade aquática. No presente trabalho avaliou-se a atividade microbiana em solo com histórico de aplicação da ametrina em cultivo de cana de açúcar, acrescidos de concentrações de solução de ametrina e biofertilizante comercial Microgeo. Coletaram-se três amostras de solo em área de cultivo de cana de açúcar, sendo o primeiro solo caracterizado como argiloso, o segundo arenoso, o terceiro arenoso, mas esterilizado em estufa a 106ºC. As concentrações utilizadas da ametrina nos experimentos foram de 8 e 12 ?g/mL e, as de biofertilizante foram 1, 5 e 10%. Para avaliar a atividade microbiana do solo utilizou-se o método respirométrico de Bartha que quantifica a geração de CO2 em mg/L e após o processo de biodegradação o método enzimático de hidrólise de FDA para avaliar a estimativa da atividade microbiana. Quantificou-se a população de bactérias heterotróficas e fungos expressos em UFC/g de solo antes e após o experimento de respirometria. Realizou-se teste de toxicidade com o organismo-teste Daphnia similis exposta ao herbicida ametrina nas concentrações 0,01; 0,1; 1; 10 e 100 ?g/L, do biofertilizante nas concentrações 1, 10 e 100% e do solo antes e após o experimento de respirometria, utilizando a fração solúvel. Realizou-se teste de fitoxicidade com a semente Lactuca sativa antes e após os experimentos de respirometria, utilizando a fração solúvel do solo. De acordo com os resultados obtidos pode-se concluir que a produção de CO2 foi maior em solo arenoso e menor em solo argiloso e em solo estéril. A estimativa microbiana pelo método de FDA foi maior em solo argiloso e arenoso e menor em solo estéril. O herbicida ametrina apresentou toxicidade ao organismo Daphnia similis. Antes e após os experimentos de respirometria, o solo não apresentou efeitos tóxicos à Daphnia simillis, não sendo possível calcular o CE50. Os solos antes e após experimentos de respirometria não apresentaram inibição na germinação e alongamento das raízes de Lactuca sativa. Conclui-se que o herbicida ametrina como citado na literatura é lentamente biodegradado no solo e a adição de biofertilizante Microgeo não corroborou com a sua biodegradação, mas favoreceu a atividade microbiana do soloAbstract: The ametryn is an herbicide used on crops of sugar cane in the pre and post emergence weed. It is a compound persistent in the environment and can leach into groundwater and surface water to drain, causing impact on the aquatic community. In this study we evaluated the microbial activity in soil with a history of application of ametryn in cultivation of sugar cane, plus concentrations of ametryn solution and commercial bio fertilizer Microgeo. Three samples were collected from soil in sugar cane cultivation area, the first being characterized as clayey soil, the second sandy, and the third gritty but sterilized in an oven at 106 °C. The concentrations used in the experiments of ametryn were 8 and 12 ?g / mL, and the bio fertilizers were 1, 5 and 10 %. To evaluate the microbial activity in the soil it was used the Bartha respirometric method that quantifies the CO2 generation in mg / L and after the biodegradation the process of the enzymatic hydrolysis of FDA to evaluate the estimation of microbial activity. We quantified the population of heterotrophic bacteria and fungi expressed in CFU / g of soil before and after the respirometry experiment. We held a toxicity test with the Daphnia similis organisms test exposed to herbicide ametryn at 0.01, 0.1, 1, 10 and 100 mg/L of bio fertilizer concentrations 1, 10 and 100% and soil before and after the respirometry experiment, using the soluble fraction. A test of fitoxicity was performed with Lactuca sativa seed before and after the respirometry experiments using the soluble fraction of the soil. According to the obtained results it can be concluded that the CO2 production was higher on sandy soil and smaller in clayey soil and sterile soil. A method for estimating microbial FDA was higher in clay soil and sandy soil and lower in sterile. The herbicide ametryn showed toxicity to the organism Daphnia similis. Before and after the respirometry experiments, the soil showed no toxic effects to the Daphnia simillis, it is not possible to calculate the EC50. The soils, before and after respirometry experiments showed no inhibition on seed germination and root elongation of Lactuca sativa. It is concluded that the herbicide ametryn as quoted in the literature is slowly biodegraded in soil and the addition of the bio fertilizer Microgeo has not substantiated its biodegradation, but favored the soil microbial activityMestradoTecnologia e InovaçãoMestre em Tecnologi

Bioassays of 2,4-D with earthworms in different soil classes

Apesar de classificado como extremamente tóxico, com possível ação neurotóxica, caráter teratogênico, e possivelmente carcinogênico, o herbicida 2,4-D ainda é bastante utilizado na agricultura, sendo seus efeitos ao meio ambiente constantemente estudados. O presente trabalho propõe a avaliação da ecotoxicidade deste herbicida em bioensaio com oligoquetas (Eisenia andrei) em quatro tipos de solos. Para tanto, ensaios de toxicidade aguda foram realizados com um solo sedimentar, dois coluvionares e um residual, previamente contaminados com soluções de concentração agronômica de 2,4-D. Não foram observados níveis significativos de mortalidade de animais, sugerindo baixa toxicidade aguda dos solos para os oligoquetas edáficos. Porém, os resultados revelaram que os menores níveis de toxicidade foram atrelados ao aspecto textural e a alta microporosidade, sendo o maior potencial tóxico atribuído ao solo arenoso formado basicamente por quartzo. Esses resultados deverão auxiliar o estabelecimento futuro de valores de referência tóxica capazes de refletir as ocorrências pedológicas brasileiras, subsidiando futuras avaliações de risco ecológico e a tomada de decisão em medidas de saúde ambiental. 2,4-D is a highly toxic herbicide, neurotoxic, teratogenic, possibly carcinogenic  and well-known by its capacity of causing damages on human health and biota. This work proposes the assessment of 2,4-D toxicity levels in four Brazilian soil classes, using bioassays with earthworms (Eisenia andrei). Acute toxicity tests were performed with one sedimentary, two colluvial and one residual soils previously infected with solutions of agronomical concentration. No significant levels of mortality were observed, suggesting low acute toxicity to soil earthworms. However, the results revealed that lower levels of toxicity were linked to the textural appearance and high microporosity. The largest toxic potential was attributed to the quartz sandy soil. Such results may support the future establishment of toxic reference values able to reflect Brazilian pedological occurrences, subsiding future ecological risk assessments and decision-making in actions of environmental health

Interação de atrazina e diuron com amostras de solos e suas frações : implicações ambientais

Orientador : Prof. Dr. Gilberto AbateCoorientador : Prof. Dr. Vander de Freitas MeloTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 24/05/2016Inclui referências : f. 123-134Área de concentração : Química analíticaResumo: Foram realizados estudos de sorção e de dessorção de atrazina e de diuron em três amostras de solos (Latossolo, Chernossolo e Nitossolo) de dois horizontes (A e B) e em suas respectivas frações de argila. As frações de argila empregadas foram: argila natural, argila após a eliminação da matéria orgânica, argila desferrificada e argila concentrada em óxidos de ferro. As amostras foram caracterizadas por reflectância difusa no infravermelho com transformada de Fourier (DRIFT). Também foram determinados: a área superficial específica pelo método Brunauer-Emmett-Teller (BET), o teor de carbono orgânico por combustão a seco e o teor dos minerais caulinita e gibsita por análise termogravimétrica (TGA). Os estudos foram conduzidos utilizando o método de equilíbrio em batelada. As isotermas de sorção e de dessorção foram ajustadas pela equação de Freundlich, sendo obtidos coeficientes de determinação satisfatórios, entre 0,8332 e 0,9998 para a atrazina e entre 0,8532 e 0,9983 para o diuron, ambos para o processo de sorção. Para avaliar os resultados, foram utilizados os parâmetros de Freundlich, o coeficiente de partição (Kd), o Kd normalizado para o teor de carbono (KOC) e as correlações de Pearson entre o Kd e as características dos solos (mineralogia, textura, teor de carbono e área superficial específica). A principal influência para a sorção de ambos os herbicidas foi atribuída ao teor de carbono orgânico, especialmente para o diuron. Para a sorção de atrazina, também foram observados indícios de interação física no quartzo das frações areia e silte e de influência negativa da gibsita. Os resultados ainda sugerem interação entre os minerais e a matéria orgânica, o que diminui os sítios disponíveis para a sorção dos herbicidas. Os riscos de contaminação ambiental foram avaliados com base no efeito de histerese e no parâmetro groundwater ubiquity score (GUS). A atrazina demonstrou potencial de lixiviação para todas as amostras de solos e o diuron apenas para as amostras de Latossolo e Nitossolo (horizonte B). O efeito de histerese foi observado apenas para a sorção de atrazina no horizonte A do Nitossolo. A ausência de histerese para a maioria das amostras de solo sugere que a ligação entre ambos os herbicidas com os solos em estudo foi fraca, e assim, existe risco de mobilidade dos herbicidas, e a consequente possibilidade de contaminação de águas subterrâneas. Palavras chave: Atrazina, diuron, solos, fração argila, sorção, dessorção.Abstract: Sorption and desorption studies of atrazine and diuron in three soil samples (Oxisol, Chernosol and Alfisol) from two horizons (A and B) using the respective clay fractions were carried out. The following clay fractions used: natural clay, clay after organic matter removal, clay after the iron removal and after treatment for concentrated iron oxide. The samples were characterized by Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform (DRIFT). Moreover, the specific surface area was measured using the method of Brunauer-Emmett- Teller (BET), organic carbon was quantified by dry combustion and the kaolinite and gibbsite contents by thermogravimetric analysis (TGA). The studies were performed using the batch equilibrium method. The sorption and desorption isotherms were fitted by Freundlich equation, and satisfactory determination coefficients were obtained, between 0.8332 and 0.9998 for atrazine and between 0.8532 and 0.9983 for diuron, in the sorption process. In order to evaluate the results, the Freundlich parameters were employed, the partition coefficient (Kd), the organic carbon partition coefficient (Koc) and Pearson correlations between Kd and the soil characteristics (mineralogy, texture, carbon content and specific surface area). The key role in the sorption of both herbicides was verified to the organic carbon content, mainly for diuron. Apparently, a physic interaction between quartz from sand and silt fractions occurred for the atrazine sorption, and, also a negative influence of gibbsite. The results still suggest an interaction process between the minerals and organic matter, decreasing the sites availability for the herbicides sorption. The risks of environmental contamination were evaluated using the hysteresis effect and the groundwater ubiquity score (GUS) parameter. A leaching potential was observed for atrazine with all soil samples and for diuron only the samples Oxisol and Alfisol (horizon B) presented the same behavior. The hysteresis effect was observed only for the atrazine sorption in the horizon A of Alfisol. The hysteresis absence for the most of the soil samples suggests that the bounding between both herbicides with the soil samples was weak, and, hence, there is a mobility risk of the herbicides, and consequently the possibility of groundwater contamination. Keywords: Atrazine, diuron, soil, clay fraction, sorption, desorption

Aspectos do comportamento da atrazina no solo e potenciais efeitos ambientais

Atrazine is one of the most used herbicide to control broadleaf weeds, especially in maize, sugarcane and sorghum crops, of which present high relevance in Brazilian economic scenario. The herbicide mechanism of action is based on inhibiting the photosystem II on susceptible plants. This study presented as literature review aimed to address atrazine behavior aspects in the soil and its potential environmental effects. Atrazine presents complex dynamics on the ground, controlled by retention, transport and transformation phenomena. The main sorbent of this herbicide is the soil organic matter, suggesting close and positive relationship with organic matter quantity, hydrophobicity and aromaticity. The runoff and leaching are the most important transport process; the leaching process is inversely related to the sorption and linked to the presence of the herbicide in groundwater. The transformation in soil occurs primarily by microbial action, and the degradation can reduce both water contamination potential as the effect on weed control. This herbicide does not seem to affect significantly the soil biota, but its presence in aquatic environments has provoked concern on ecossistemic potential effects due its high mobility. The effects of atrazine in humans are not convincingly described yet, but the carcinogenic potential of atrazine is apparently out of possibility. The atrazine widespread use and investigations with contradictory results reinforce the need for continuous research into the dynamics and potential environmental effects, since from those investigations depend the conscious use and even the continued use of this herbicide in agricultural practice.A atrazina é um dos principais herbicidas utilizados no controle de plantas daninhas de folhas largas, especialmente em culturas de milho, cana-de-açúcar e sorgo, que apresentam elevada relevância no cenário econômico brasileiro. O mecanismo de ação deste herbicida baseia-se na inibição do fotossistema II em plantas suscetíveis. O objetivo deste trabalho, apresentado na forma de revisão bibliográfica, foi abordar aspectos do comportamento da atrazina no solo e seus potenciais efeitos ambientais. A atrazina apresenta dinâmica complexa no solo, controlada por fenômenos de retenção, transporte e transformação. O principal sorvente deste herbicida é a matéria orgânica do solo, sendo observada relação direta e positiva com a quantidade, hidrofobicidade e aromaticidade da matéria orgânica. O transporte da atrazina por escoamento superficial e lixiviação são os mais importantes, sendo o processo de lixiviação relacionado inversamente ao processo de sorção, e vinculado à presença do herbicida em águas subterrâneas. A transformação no solo ocorre principalmente pela ação microbiana, sendo que a degradação pode diminuir tanto o potencial de contaminação de águas, quanto o efeito no controle de plantas daninhas. Este herbicida parece não afetar significativamente a biota do solo, mas sua presença em ambientes aquáticos tem provocado preocupações por potenciais efeitos ecossistêmicos devido a sua alta mobilidade. Os efeitos da atrazina em humanos ainda não são descritos de forma convincente, mas o potencial carcinogênico da atrazina está aparentemente descartado. O amplo uso da atrazina e investigações com resultados contraditórios reforçam a necessidade de pesquisas contínuas sobre sua dinâmica e potenciais efeitos ambientais, visto que de tais investigações depende o uso consciente e mesmo a continuação da utilização deste herbicida na prática agrícola

Ativação de persulfato por formas minerais de ferro e avaliação preliminar da remediação de solos por oxidação química in-situ

Orientador: Prof. Dr. Patricio G. Peralta-ZamoraCoorientador: Prof. Dr. Vander de Freitas MeloDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 23/02/2021Inclui referências: p. 74-81Resumo: A remediação química de solos contaminados representa um desafio de grandes proporções, principalmente em razão das limitações impostas pela sua habitual heterogeneidade e complexidade. Neste trabalho, avalia-se a potencialidade do persulfato na oxidação química in-situ de um poluente modelo (atrazina), enfatizando a sua ativação por formas minerais de ferro que são características de solos brasileiros. Na primeira etapa foram sintetizados óxidos de ferro característicos de Argissolos e Latossolos brasileiros (ferrihidrita, goethita e hematita), sendo avaliada a sua atividade em relação à decomposição de persulfato e à degradação de atrazina. Neste estudo, todos os óxidos permitiram eficiente decomposição de persulfato, o que levou à formação de radical hidroxila e, consequentemente, à degradação de atrazina. A maior atividade catalítica foi apresentada pela ferrihidrita, óxido amorfo de maior área superficial que promove catálise heterogênea e homogênea, esta última viabilizada pela solubilização de Fe (II). Na segunda etapa foram aplicados métodos químicos que permitiram fracionar as diferentes formas de ferro presentes no solo (ferro associado à matéria orgânica, óxidos amorfos e óxidos cristalinos), a partir de Argissolo vermelho amarelo eutrófico (Karst) e Latossolo vermelho distroférrico (Serra Geral). Nos estudos envolvendo a decomposição de persulfato e a degradação de atrazina, as frações mostraram menor atividade do que os óxidos sintéticos isolados, o que evidenciou as complexidades associadas à remediação de solos, incluindo o relevante efeito negativo da matéria orgânica. Dentre deste contexto se destaca o consumo improdutivo de persulfato, o sequestro de radicais e a interferência na disponibilidade do poluente. Em geral, os resultados sugerem uma boa potencialidade da técnica como alternativa para remediação de solos contaminados. Entretanto, a eficiência de degradação depende de muitos fatores, os quais devem ser considerados na avaliação da relação custo/benefício. Palavras-chave: Ativação de Persulfato, óxidos de ferro, remediação de solos, Atrazina. 'Abstract: The chemical remediation of contaminated soils represents a major challenge, mainly due to the limitations imposed by its heterogeneity and complexity. In this work, the potential of persulfate in the in-situ chemical oxidation of a model pollutant (atrazine) is evaluated, emphasizing it is activation by mineral iron forms that are characteristic of Brazilian soils. In the first stage, iron oxides characteristic of Brazilian Argisol and Oxisol (ferrihydrite, goethite and hematite) were synthesized, and their activity in relation to persulfate decomposition and atrazine degradation was evaluated. In this study, all oxides allowed efficient persulfate decomposition, which led to the formation of hydroxyl radical and, consequently, to the degradation of atrazine. The greatest catalytic activity was shown by ferrihydrite, an amorphous oxide with a larger surface area that promotes heterogeneous and homogeneous catalysis, the last one made possible by the solubilization of Fe (II). In the second stage, chemical methods were applied that allowed the fractionation of the different forms of iron present in the soil (iron associated with organic matter, amorphous oxides and crystalline oxides), from eutrophic red-yellow Argisol (Karst) and dystrophic red Latosol (Serra Geral). In studies involving persulfate decomposition and atrazine degradation, the fractions showed less activity than isolated synthetic oxides, which evidenced the complexities associated with soil remediation, including the relevant negative effect of organic matter. Among this context, the unproductive consumption of persulfate, the sequestration of radicals and the interference in the availability of the pollutant stand out. In general, the results suggest a good potential of the technique as an alternative for remediation of contaminated soils. However, the efficiency of degradation depends on many factors, which must be considered when assessing the cost / benefit ratio. Keywords: Persulfate activation. Soil remediation. Atrazine

Comportamento dos herbicidas no ambiente.

Os herbicidas em doses adequadas controlarão um grupo de espécies, preservando a cultura de interesse. No entanto, se não forem respeitados os limites de doses ou as épocas de aplicação recomendados, poderão matar ou causar danos irreversíveis de produção na cultura de interesse comercial.bitstream/item/185779/1/DOC-160.pd

Desafios, avanços e soluções no manejo de plantas daninhas: palestras.

Cenário atual e perspectivas da agricultura no Nordeste; Destruição dos restos culturais do algodoeiro; Manejo de plantas daninhas na cultura da cana-de-açúcar no Nordeste; Dinâmica de herbicidas em solos do Nordeste; Manejo de plantas daninhas na pré-semeadura da soja; Manejo de plantas daninhas na cultura da mamoneira; Manejo de resistência em sistemas de cultivo soja/milho; Aspectos da biologia e manejo de plantas daninhas em plantio direto; Manejo de plantas daninhas em hortaliças: tomate industrial e melancia; Manejo de plantas daninhas na cultura do feijão-caupi; Manejo e controle de plantas infestantes em fruteiras tropicais.Editores técnicos: Augusto Guerreiro Fontoura Costa, Francisco Cláudio Lopes de Freitas, Valdinei Sofiatti, Paulo Roberto Ribeiro Rocha

Fotodegradação catalítica do herbicida hexazinona utilizando o TiO2 em argissolo e latossolo

The hexazinone is a pre-emergent herbicide applied on sugar cane culture, chemical group triazine, rated as quite toxic to humans. When used in large quantities affects the organisms living in the soil because of their bioaccumulation and more persistence, if leachate can cause soil and water contamination. A strategy to prevent the risk of contamination, or an alternative for the remediation of contaminated areas is the TiO2-P25 photocatalyst application, which accelerates pollutant degradation process and intermediates in less toxic products or until full mineralization. To evaluate the photocatalytic degradation of hexazinone under UV light were selected two representative soils of the micro-region of Brejo Paraibano in Northest Brazil, from the Areia and Alagoa Nova cities. These soils were rated according to the requirements of the Brazilian System of Soil Classification (SiBCS) by physical (particle size, density and porosity), chemical (fertility and exchange complex; fractionation of organic matter, and elemental composition by XRF) and mineralogical (determination and quantification of crystalline phases by XRD) analyzes that also served to support evaluation of catalytic photodegradation experiments. Classified as Argissolo Vermelho Amarelo Distrófico úmbrico, textura argilosa, A proeminente, epi-e endoalítico e epi-endodistrófica, Tm e Latossolo Vermelho Distrófico típico, textura argilosa, B latossólico, epi-e endoalítico, epi-endodistrófica, Tmoa; these showed good physical characteristics and low fertility, with OM above the common and consistent with an forest area. Quartz, kaolinite, muscovite, feldspar-K and Na, muscovite, hematite and gibbsite minerals were predominant, with illite and goethite only in Latossolo. The photocatalytic degradation of hexazinone was differently influenced by OM and clays naturally occurring, with pronounced effect of TiO2 at 2%.O hexazinona é um herbicida pré-emergente aplicado na cultura da cana-de-açúcar, do grupo químico triazina e bastante tóxico para humanos. Quando utilizado em grande quantidade afeta os organismos que vivem no solo em virtude da sua bioacumulação e maior persistência, se for lixiviado pode causar contaminação do solo e da água. Uma estratégia de prevenção ao risco de contaminação, ou ainda uma alternativa para a remediação de áreas contaminadas é o emprego do fotocatalisador TiO2-P25, que acelera o processo de degradação de poluentes e seus intermediários em produtos menos tóxicos ou até a sua completa mineralização. Para avaliar a degradação fotocatalítica do hexazinona sob luz UV foram selecionados dois solos representativos da microrregião do Brejo Paraibano no Nordeste Brasileiro, provenientes das cidades Areia e Alagoa Nova. Estes solos foram classificados de acordo com os requisitos do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (SiBCS) por meio de análises físicas (granulometria, densidade e porosidade), químicas (fertilidade e complexos sortivos; fracionamento da matéria orgânica; e composição elementar por FRX) e mineralógicas (determinação e quantificação das fases cristalinas por DRX) que também serviram de suporte para avaliação dos experimentos de fotodegradação catalítica. Classificados como Argissolo Vermelho Amarelo Distrófico úmbrico, textura argilosa, A proeminente, epi-e endoalítico e epi-endodistrófica, Tm e Latossolo Vermelho Distrófico típico, textura argilosa, B latossólico, epi-e endoalítico, epi-endodistrófica, Tmoa; estes apresentaram boas características físicas e baixa fertilidade, com MO acima do comum e condizente com uma área de reserva. Predominaram os minerais quartzo, caulinita, muscovita, além de feldspatos-K e Na, muscovita, hematita e gibbsita, com ilita e goethita só no Latossolo. A MO e os argilominerais naturalmente presentes nos solos influenciam diferentemente comportamento fotocatalítico na degradação do hexazinona, havendo efeito pronunciado do TiO2 a 2%