Para realização dessa pesquisa foram utilizadas amostras de um Latossolo Vermelho-Amarelo da região de Viçosa-MG, coletadas em diferentes profundidades do perfil desse solo nos horizontes A B e C. As amostras referentes ao horizonte A, foram
26 coletadas na profundidade de 0,0 a 3,0 cm da superfície do solo. Aqueles referentes ao horizonte B foram coletadas logo após a faixa de transição entre os horizontes A e B, em uma camada de 20 cm. O mesmo procedimento foi adotado para a coleta de amostras referentes ao horizonte C; ou seja foram coletadas logo após a faixa de transição entre os horizontes B e C, em uma camada de 20 cm. As amostras de solo foram previamente homogeneizadas em peneira com malha de 5 mm. Após isso, foram determinadas as características físicas e químicas de cada uma dessas amostras (Tabela 2).
Tabela 2. Resultados das análises químicas e físicas das amostras do solo Latossolo Vermelho-Amarelo coletadas nos horizontes A, B e C.
Resultados das análises químicas
Horizonte pH P K Ca2+ Mg2+ Al3+ H+Al SB CTC(t) CTC(T) V M MO
H2O mgdm-3 ---cmolc dm-3 --- ---%--- A 5,2 1,7 72 1,6 1,4 0,1 5,61 3,18 3,28 8,79 36 3,0 4,12 B 5,4 1,2 30 0,3 0,3 0,0 3,14 0,68 0,68 3,82 18 0,0 1,55 C 5,1 2,0 11 0,0 0,1 0,5 1,65 0,63 0,63 1,78 7,0 79 0,86
Resultados das análises físicas
Horizonte Areia Silte Argila Classe Textural
--- dag kg-1 ---
A 19 13 68 Muito argiloso
B 39 12 49 Areia-argiloso
C 6 23 71 Muito argiloso
(SB): Soma de Bases; (T): Capacidade de Troca Catiônica; (V): Saturação por Bases; (M): Saturação por Alumínio; MO: Matéria Orgânica. Análises realizadas no Laboratório de Análises de Solo Viçosa, segundo a metodologia da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – EMBRAPA (1997).
A determinação do tempo de equilíbrio da sorção do clomazone pelos colóides das amostras foi realizada pelo método Batch Equilibrium. Para isto, foi preparada uma solução contendo 2,5 mg L-1 de clomazone obtida a partir de uma solução-estoque de 1.000 mg L-1 de clomazone Pestanal® (Sigma Chem. Co, Padrão Analítico, 99,7 % de pureza), em CaCl2 0,01 mol L-1. Em seguida, 10 mL desta solução e 2 g de cada amostra de solo foram adicionadas a tubos de polipropileno. Os tubos foram devidamente vedados e colocados sob agitação vertical por diferentes tempos (0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; 12,0; 16,0; 20,0; 24,0 e 30,0 horas) em temperatura ambiente (25 ± 2 °C). Após agitação, as amostras foram centrifugadas a 3000 rpm por seis minutos. Uma alíquota de 2,0 mL foi retirada e
27 filtrada em filtro Milipore com membrana PTFE de 0,45 μm e em seguida analisada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Considerou-se como o tempo de equilíbrio aquele a partir do qual a concentração da solução analisada permaneceu constante.
A análise da sorção foi realizada utilizando soluções de trabalho provenientes da mesma solução-estoque, nas concentrações de 0,5; 1,0; 2,5; 5,0 e 10,0 mg L-1 de clomazone em 0,01 mol L-1 de CaCl2. Foram adicionados 2,0 g dos diferentes horizontes do solo em tubos de polietileno e em seguida adicionado 10 mL da solução de CaCl2 mol L-1 com herbicida nas diferentes concentrações e colocados no agitador vertical, a temperatura ambiente, onde foram agitadas pelo tempo determinado no estudo do tempo de equilíbrio. Os tubos foram centrifugados a 3000 rpm por seis minutos. Posteriormente, foi retirada uma alíquota de 2,0 mL da parte do sobrenadante que foi filtrada em filtro Milipore com membrana PTFE de 0,45 μm para ser analisada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE).
Após análise por cromatografia líquida, pela diferença entre os parâmetros (Ce) em mg L-1 que corresponde a quantidade de solução – padrão encontrada na solução em equilíbrio e (Cp) em mg L-1 a quantidade de solução – padrão incialmente adicionada, foi calculada a quantidade de herbicida sorvido pelo solo (Cs) em mg kg -1. Os coeficientes foram ajustados a equação de Freundlich (Cs = Kf Ce1/n), obtendo-se o Kf – coeficiente de sorção.
Os ensaios de dessorção foram realizados utilizando os mesmos tubos da sorção, onde foram retirados o sobrenadante presente e colocados em posição vertidos por 2 horas, para retirada de toda a fase aquosa remanescente. Em seguida, foi adicionado aos tubos 10 mL da solução de CaCl2 0,01 mol L-1 sem herbicida, submetendo estes tubos a nova agitação na mesma temperatura e tempo de equilíbrio encontrado anteriormente. Posteriormente, os tubos foram centrifugados a 3000 rpm durante seis minutos. Após a centrifugação foi tomada uma alíquota de 2 mL do sobrenadante e filtrada em filtro Milipore com membrana PTFE de 0,45 μm e em seguida analisada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). O cálculo da quantidade do clomazone dessorvido foi realizado pela diferença entre a concentração de clomazone sorvida no solo antes da dessorção, obtida no ensaio de sorção, e a concentração obtida ao final da etapa de dessorção.
28 Foi utilizado um cromatografo para quantificar o clomazone utilizando um aparelho de cromatografia líquida de alta eficiência (modelo Shimadzu LC 20AT, Japão), detector de arranjo de fotodiodo (Shimadzu SPD- M20A), coluna C18 de aço inox (Shimadzu VP- ODS Shim-pack 250 mm x 4,6 mm d. i., 5 µm de tamanho de partícula). As condições cromatográficas foram: fase móvel de acetonitrila: água (acidificada com 0,01% v/v de ácido ortofosfórico) a uma proporção de 50:50, volume de injeção de 20 μL, fluxo de 1,2 mL min-1, comprimento de onda de 194 nm e temperatura da coluna de 30 °C. O tempo de retenção do clomazone foi de 9,0 minutos nestas condições. O método de calibração externa foi utilizado para quantificar e identificar o herbicida comparando o tempo de retenção da amostra com um padrão analítico de clomazone.
Os limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) foram determinados pelo método baseado em parâmetros da curva analítica, onde esses parâmetros são expressos por 3,3x (s/S) e 10x (s/S), respectivamente, nos quais “s” é a estimativa do desvio padrão da resposta, que pode ser a estimativa do desvio padrão do coeficiente linear da equação e “S” é a inclinação ou coeficiente angular da curva analítica (Ribani et al., 2004).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O tempo de equilíbrio da sorção do clomazone nos diferentes horizontes, foi atingido depois de 12 horas de agitação (Figura 1). Para garantir e padronizar o tempo nos diferentes horizontes do solo nos estudos de sorção e dessorção foi utilizado o tempo de 16 horas como estabelecimento do equilíbrio.
29 Tempo (h) 0 5 10 15 20 25 30 35 Cs ( m g .k g -1 ) 0 2 4 6 8 10 12 14 Horizonte B Horizonte C 9303 , 0 )); * 1177 , 1 exp( 1 ( 2833 , 11 ˆ * 2 R x Y 9821 , 0 )); * 1374 , 0 exp( 1 ( * 6580 , 5 ˆ 2 R x Y 9682 , 0 )); * 2036 , 0 exp( 1 ( * 5430 , 4 ˆ 2 R x Y Horizonte A
Figura 1. Estimativas das curvas de cinética de sorção para clomazone em amostras dos horizontes A, B e C de um Latossolo Vermelho-Amarelo, a partir da quantidade de herbicida sorvido pelo solo (Cs) em mg kg -1 em função do tempo.
Em todos os horizontes, a cinética de sorção foi caracterizada por duas fases distintas: uma sorção rápida na fase inicial, nas cinco primeiras horas, seguida por uma fase lenta. Pereira et al. 2016, também observaram o mesmo comportamento para o clomazone em seis amostras de solos distintas, relatando que mais de 90% dos compostos sorveram nas primeiras quatro horas em agitação, seguida por uma sorção mais lenta nas horas subsequentes, até atingir o equilíbrio. Tal fato acontece porque nas primeiras horas há grande número de sítios de sorção disponíveis no solo e, na fase seguinte, os sítios superficiais vagos são difíceis de serem ocupados devido às forças de repulsão entre as moléculas do soluto na fase sólida e as moléculas em solução (Liu et al., 2010; Mirzaei et al., 2013; Rocha et al., 2013).
Giles et al., 1960 e Silva, et al. 2007 descrevem uma classificação de diferentes isotermas como ferramenta para visar a sorção das diferentes moléculas e assim obter informação do comportamento dos solutos e substratos.
30 As isotermas ajustadas dos diferentes horizontes mostraram com os valores de 1⁄n < 1 que pertencem ao tipo L, as quais indicam diminuição dos sítios de sorção com o aumento da concentração, sendo este parâmetro o que determina a intensidade da sorção. A intensidade da sorção representa a velocidade com o qual o soluto vai encontrar sítios ativos onde ficará retido, assim com o tempo a tendência de encontrar sítios ativos é menor e com isso tende-se ao equilíbrio.
O método adotado mostrou-se seletivo por não haver no extrato interferente no tempo de retenção da substância analisada e obtenção de boa linearidade (y=105189x+232,66) (Figura 2), com coeficiente de determinação de 0,99. Os limites de detecção e de quantificação foram 0,007 e 0,022 mg kg-1, respectivamente.
Concentração(mgkg-1 ) 0 2 4 6 8 10 12 A re a 0,0 2,0e+5 4,0e+5 6,0e+5 8,0e+5 1,0e+6 1,2e+6 9997 , 0 ; 66 , 232 105189 2 x R Y
Figura 2. Linearidade do método (Batch equilibrium) para o clomazone em CaCl2 0,01molL-1.
As estimativas das isotermas de Freundlich para a sorção do clomazone nos diferentes horizontes ajustaram-se adequadamente indicado pelos coeficientes de determinação das respectivas equações (R2= 0,92 a 0,99) (Figura 2), e os valores de Kf encontram-se na (Tabela 3), respectivamente.
31 Figura 3. Estimativas das Isotermas da sorção para clomazone em amostras dos horizontes A, B e C de um Latossolo Vermelho-Amarelo, Cs: Concentração de herbicida sorvido no solo em mg kg-1 em função de Ce: Concentração de herbicida na solução de equilíbrio em mg L-1.
Tabela 3. Parâmetros de Freundlich para a sorção do Clomazone para os horizontes A, B e C.
Solo
Coeficientes Horizonte A Horizonte B Horizonte C
Kf 3,3228 0,9113 0,8762
1/n 0.8901 0,8202 0,6688
R2 0,97 0,99 0,92
A maior sorção do clomazone ocorreu no horizonte A, seguido dos horizontes B e C. Os valores de Kf variaram de 0,87 a 3,32 (Tabela 3). O que difere com relação aos dados obtidos no ensaio biológico, ya que a resposta é refletadda pela planta, mas os resultados mostran que os métodos químico e biológico tem comportamento semelhante. Este resultado pode ser explicado pelo maior teor de matéria orgânica no horizonte A, a qual é responsável por apresentar maior superfície especifica e sítios de adsorção (Kearns
32 et al., 2014). A menor sorção do clomazone nos horizontes B e C pode ser explicada pelo baixo teor de matéria orgânica nestes, e também a baixa CTC, que influenciam na sorção de herbicidas de caráter não-iônico (Oliveira Jr. et al., 2001).
A matéria orgânica esta composta quimicamente por ácidos húmicos, ácidos fulvicos e huminas os quais por suas diferenças estruturais tanto químicas como moleculares, podem reagir de diferentes formas ao reagir com os herbicidas. (Ren et al., 2011). Normalmente as interações dos herbicidas com o solo e especialmente com a matéria orgânica são feitas por meio de ligações de hidrogênio entre grupos carboxílicos e hidroxílicos das superfícies orgânicas, hidroxilas e aminas, e estruturas alifáticas e aromáticas. (Kuckuk et al., 1997).
A matéria orgânica influência na sorção de moléculas não iônicas, como o clomazone (Benoit et al., 2008). Diversos estudos comprovam a relação direta entre a sorção deste herbicida e os teores de matéria orgânica do solo (Gunasekara et al., 2009; Silva et al., 2012; Umiljendić et al., 2013; Pereira et al., 2016).
O valor do Kf de dessorção do horizonte A foi maior que o encontrado na sorção (Figura 3) o que indica que no equilíbrio sorção-dessorção a dessorção é favorecida. Esse resultado indica que a volta do analito sorvido à solução do solo foi dificultada, demostrando a forte interação entre a matéria orgânica e o clomazone (Vieira et al., 1999). Como no horizonte A a dessorção não ocorre de forma considerável pode se dizer que a matéria orgânica influência também na dessorção, pelos mecanismos que envolvem o processo dessorção são mais fortes. Algumas características do solo podem afetar a sorção de herbicidas como a matéria orgânica, o material de origem, os tipos de minerais predominantes na fração argila, à presença de íons saturantes dos grupos funcionais da matéria orgânica e a especificidade dos íons (Silva et al., 2007).
33 Figura 4. Estimativas das Isotermas da dessorção do clomazone para uma amostra do horizonte A de um Latossolo Vermelho-Amarelo, Cs: Concentração de herbicida sorvido no solo em mg kg-1 em função de Ce: Concentração de herbicida na solução de equilíbrio em mg L-1.
Não foi possível a quantificação da dessorção do clomazone nos demais horizontes. Isso pode ser atribuído aos baixos valores do Kf da sorção observados nestes horizontes, pois os valores encontrados se apresentaram menores que o limite de quantificação do método. Como nestas amostras a sorção foi muito baixa, a dessorção do clomazone remanescente, independente da concentração em estudo, não foi significativa, o que impossibilitou o ajuste do modelo da isoterma de Freundlich.
Esta pesquisa confirma a importância do conhecimento das características físicas e químicas do solo, destacando-se o teor de matéria orgânica, e mostra a grande influência da mudança de horizontes dos solos na sorção de compostos. Fica evidente que quando o clomazone ultrapassar as camadas superficiais do solo, onde há maior teor de matéria orgânica e atividade microbiana, como o Horizonte A, a sua persistência no ambiente pode ser prolongada, aumentando assim, as chances de contaminação ambiental.
Com base nestes resultados, conclui-se que a sorção do clomazone difere entre os horizontes do Latossolo Vermelho-Amarelo, sendo o teor da matéria orgânica o principal atributo do solo a influenciar esta variável. Em razão disso, seria recomendável a utilização de valores representativos do coeficiente de sorção (kf) referentes aos
34 horizontes A, B e C nos modelos para se estimar o potencial desse herbicida de contaminar águas subterrâneas.
LITERATURA CITADA
ANVISA. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Disponível em: http://portal.anvisa.gov.br/wps/content/Anvisa+Portal/Anvisa/Inicio/Agrotoxicos+e+To xicologia/Assuntos+de+Interesse/Publicacoes/Atos+Publicados/Atos+Publicados+- +2008/Atos+publicados+2008+RE+2520+240708 <Acessado em 20 de junio de 2016>
Arantes, S.A.C.M. et al. Sorção da atrazina em solos representativos da sub-bacia do Rio das Mortes, MG. Revista de Ecotoxicologia e Meio Ambiente., v.16, n.0, p.101-110, 2006.
Benoit, P. et al. Sorption and desorption of non-ionic herbicides onto particulate organic matter from surface soils under different land uses. European Journal of Soil Science., v. 59, n. 2, p. 178–189, 2008.
Dick, D. P. et al. Matéria orgânica em quatro tipos de solos brasileiros: composição química e sorção de atrazina. Química Nova., v. 33, n. 1, p. 14-19, 2010.
Đurović, R. et al. Effects of organic matter and clay content in soil on pesticide adsorption processes. Journal of Pesticides and Phytomedicine., v. 24, p. 51-57, 2009
EMBRAPA - Empresa brasileira de Pesquisa Agropecuária. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de métodos de análise de solo. 2.ed. Rio de Janeiro, 1997, 212 p.
EMBRAPA – Empresa brasileira de Pesquisa Agropecuária. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Brasília, Serviço de Produção de Informação, 2006.
35 Farenhorst, A. et al. Herbicide sorption coefficients in relation to soil properties and terrain attributes on a cultivated prairie. Journal of Environmental Quality., v. 37, p. 1201–1208, 2008.
Gavrilescu, M. Fate of pesticides in the environment and its bioremediation. Pesticides in the environment., v. 5, n. 5, p. 497–526, 2005.
Giles, C. H. et al. Studies in adsorption. Part XI. A System of Classification of Solution Adsorption Isotherms, and its Use in Diagnosis of Adsorption Mechanisms and in Measurement of Specific Surface Areas of Solids. Journal of the Chemical Society., v. 0, p. 3973 – 3993, 1960.
Gunasekara, A. S. et al. The behavior of clomazone in the soil environment. Pest Management Science., v. 65, n. 6, p. 711-716, 2009.
Herwig, U. et al. Physicochemical interactions between atrazine and clay minerals. Applied Clay Science., v. 18, n. 5-6, p. 201-222, 2001.
Jia, M. Y. et al. Effects of pH and metal ions on oxytetracycline sorption to maize-straw- derived biochar. Bioresource Technology., v. 136, p. 87-93, 2013.
Kearns, J. P. et al. 2,4-D adsorption to biochars: Effect of preparation conditions on equilibrium adsorption capacity and comparison with commercial activated carbon literature data. Water Research., v. 62, p. 29–28. 2014.
Kuckuk, R. et al. Preliminary investigations into the interactions of herbicides with aqueous humic substances. Pesticide Science., v. 51, p. 450-454,1997.
Liu, Y. H. et al. Adsorption and desorption behavior of herbicide diuron on various Chinese cultivated soils. Journal of Hazardous Materials., v. 178, p. 462-468, 2010.
36 Martin, S. M. et al. Marked changes in herbicide sorption–desorption upon ageing of biochars in soil. Journal of Hazardous Materials., v. 23, p. 70–78, 2012.
Mirzaei, A. et al. Kinetic and equilibrium modeling of single and binary adsorption of methyl tert-butyl ether (MTBE) and tert-butyl alcohol (TBA) onto nano-perfluorooctyl alumina. Chemical Engineering Journal., v. 231, p. 550–560, 2013.
Morillo, E. et al. Effect of soil type on adsorption-desorption, mobility, and activity of the herbicide norflurazon. Journal of Agricultural and Food Chemistry., v. 52, n. 4, p. 884-890, 2004.
Oliveira Jr., R.S. et al. Sorption and leaching potential of herbicides on Brazilian soils. Weed Research., v.41, p.97-110, 2001.
Pereira, G.A.M. et al. 2016. Sorption of clomazone in brazilian soils with different physical and chemical atributes. Planta Daninha., v. 34, n. 2, p. 357-364, 2016.
Pierangeli M. A. P. Adsorção e dessorção de cádmio, cobre e chumbo por amostras de latossolos pré-tratadas com fósforo. Revista Brasileira de Ciência do Solo., v. 28, n. 2 p. 377-384, 2004.
Ren, W. et al. Effect of soil pH and organic matter on desorption hysteresis of chlorimuron-ethyl in two typical Chinese soils. Journal Soils Sediments., v. 11, p. 552 – 561, 2011.
Ribani, M. et al.Validation for chromatographic and electrophoretic methods. Química Nova., v. 27, p. 771-780, 2004.
Rocha, P. R. R. et al. Sorção e dessorção do diuron em quatro latossolos brasileiros. Planta Daninha., v. 31, p. 231-238, 2013.
37 Silva, A. A. et al. Herbicidas: comportamento no solo. In: Silva, A. A.; Silva, J. F. (Ed.). Tópicos em manejo de plantas daninhas. Viçosa, MG: Universidade Federal de Viçosa, p. 189-248, 2013.
Silva, L. O. C. et al. Sorção e dessorção do ametryn em latossolos brasileiros. Planta Daninha., v. 30, n. 3, p. 633-640, 2012.
SINDAG - Sindicato nacional da indústria de produtos para defesa agrícola. Disponível em: <http://www.sindag.com.br/conexao/anteriores/conexao_n22.pdf>. Acesso em: 20 de novembro de 2016.
Umiljendić, J. G. et al. A bioassay technique to study clomazone residues in sandy loam soil. Pesticides & Phytomedicine., v. 28, n. 3, p. 203–211, 2013.
38 MEIA-VIDA DO CLOMAZONE EM HORIZONTES DE UM LATOSSOLO VERMELHO-AMARELO ESTIMADA POR CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE