Relação entre os agrotóxicos e o ambiente

Os agrotóxicos são os compostos de maior interesse agronômico, dentre os poluentes orgânicos sintéticos, pois são utilizados em grandes quantidades e, normalmente, seu destino final é o solo. Estes compostos atingem o solo não só pela incorporação direta, como também pelo tratamento de sementes com fungicidas e inseticidas, no controle de fungos patogênicos e pragas e pela eliminação de plantas invasoras pelos herbicidas. A contaminação ainda pode ocorrer de forma indireta, pela pulverização das partes verdes dos vegetais e pela queda de frutos e folhas que receberam a aplicação de agrotóxicos (MEURER, 2004).

Os mecanismos físicos e biológicos possibilitam a distribuição dos resíduos de agrotóxicos nos ecossitemas pelo ar, pela água e pela migração nos organismos. Devido à alta complexidade dos processos ambientais, o estudo do efeito ambiental dos agrotóxicos também é extremamente complexo. Geralmente, a absorção de agrotóxicos no solo é mais forte em comparação à absorção dos agrotóxicos de outras matrizes, como por exemplo, frutas e vegetais (SCORZA, 2010).

A duração do efeito dos agrotóxicos e sua permanência no ambiente estabelecem a sua persistência, sendo esta influenciada pela estrutura química do composto, pelas condições do ambiente e pela presença de micro-organismos capazes de degradar estes compostos (MEURER, 2004).

Depois da aplicação de um agrotóxico, adubo ou fertilizante no solo, vários processos físicos, químicos, físico-químicos e biológicos determinam seus respectivos comportamentos. O destino desses agroquímicos no ambiente é governado por processos de retenção (sorção), de transformação (degradação química e biológica) e de transporte (deriva, volatilização, lixiviação e escoamento superficial), e por interações desses processos. Além da variedade de processos envolvidos na determinação do destino ambiental de agrotóxicos, diferenças nas estruturas e propriedades das substâncias químicas, bem como nas características e condições ambientais, podem afetar esses processos (GOMES; CERDEIRA; SPADOTTO, 2013). Na Figura 2 são apresentados, esquematicamente, os principais processos que atuam na movimentação e na degradação de agrotóxicos na

natureza, ilustrando os meios mais prováveis onde esses compostos podem ser encontrados.

A única forma de predizer a dinâmica desses produtos no ambiente é compreender os processos básicos que os levam a dissipação e degradação no ambiente e entender como tais processos são controlados pelas condições ambientais.

O aspecto mais importante que governa o destino dos agrotóxicos no sistema solo-água é a natureza da partição entre o vapor, a solução e as partículas do solo. A partição entre a solução e a fase sólida é determinada pela solubilidade do composto e pelos processos de adsorção/dessorção. A partição entre a solução e a fase sólida ou gasosa é controlada pelo processo de volatilização (LAVORENTI, 2002).

Figura 2 - Principais rotas de transporte e degradação de agrotóxicos no ambiente.

A retenção dos agrotóxicos e de outros compostos orgânicos por sorbentes naturais (solo, argila e sedimento) é normalmente denominada de sorção, sem especificar a natureza da interação entre soluto e sorbente. A sorção envolve processos de adsorção, absorção e dessorção. A adsorção descreve a transferência das moléculas do agrotóxico da fase móvel (líquida ou vapor) para a fase estacionária (partículas do solo), o que reduz a mobilidade das moléculas orgânicas no solo. Por outro lado, a dessorção representa o processo inverso. Já o processo de absorção refere-se à captação pelas plantas dos agrotóxicos do solo e é, provavelmente, a maior fonte de bioacumulação na cadeia alimentar e uma fonte importante de exposição à contaminação dos animais e do homem (PATERSON et

al., 1990). Em geral, os compostos com baixa solubilidade em água são fortemente adsorvidos, mas o contrário nem sempre é verdadeiro (SILVA & FAY, 2004).

Os principais processos envolvidos na degradação química dos agrotóxicos segundo Schnoor e colaboradores (2011), Havens e colaboradores (1995) e Radosevich e colaboradores (1997)estão descritos a seguir.

A fotólise envolve a degradação das moléculas no ambiente pela ação da luz solar. Esse processo atinge principalmente as moléculas que apresentam alto grau de volatilidade, já que resultam da ativação de elétrons, através da excitabilidade pela luz. Além da fotólise direta, pode-se contar também com a fotólise indireta, onde a luz funciona como um catalisador para outros processos físico-químicos especialmente na água. Como é um processo que atinge a qualquer produto que esteja sobre a superfície do solo e da água, apresenta o maior espectro de ação.

A hidrólise é considerada o processo físico-químico mais relevante para a degradação de moléculas de agrotóxicos. Ela provoca a quebra da molécula em partes cada vez menores, facilitando sua absorção e transformação pela biota do meio. Existem produtos que inclusive prevêem a ação da hidrólise para a ativação de seu mecanismo de ação. Uma das necessidades da hidrólise para sua ação é a presença de água, por ser um processo que ocorre preferencialmente, em ambiente líquido. Entretanto, muitas vezes, a própria umidade presente no solo já é suficiente para ativar o processo.

O processo de oxidação-redução atua principalmente nas trocas químicas que o agrotóxico efetua em suas reações com os componentes do solo, fundamentalmente com a matéria orgânica presente. A oxi-redução geralmente age em conjunto com outras reações aqui listadas.

Os processos de adsorção-dessorção envolvem a adesão da molécula do agrotóxico com outras partículas do solo ou mesmo dissolvida na água (partículas em suspensão). Nesses momentos, dependendo das forças envolvidas, pode haver a liberação de radicais, que contribuem para a degradação das moléculas de agrotóxicos. É também um processo muito importante quando levado em conta que ele é responsável pela retenção dos produtos em determinadas camadas do solo, liberando-o lentamente para a solução do solo, permitindo a ação de outras forças degradantes, como a biodegradação e a hidrólise. Esse processo é principalmente regulado pelos coeficientes de partição da molécula, além do volume de água presente na solução do solo.

A volatilização é um processo mais ligado com o transporte do que com transformação em si. Entretanto passa pela mudança de estado físico, o que pode tornar o agrotóxico mais vulnerável à degradação. Está intimamente relacionado com a taxa de vapor do produto, e pode contribuir para que a degradação do produto seja acelerada no solo, ao reduzir seu volume pela transferência do mesmo à atmosfera, onde entram em ação forças como a fotólise. Quanto menor a volatilidade e a pressão de vapor, menor será a evaporação dos agrotóxicos e menores serão as perdas (SANTOS, 2009).

A biodegradação é mais ativa na chamada zona de raízes, decrescendo sua ação gradualmente, à medida que o produto se aprofunda no solo.

A degradação microbiológica é talvez o método singular mais importante de remoção de agrotóxicos do solo devido à presença de certos grupos polarizados nas moléculas que proporcionam pontos de ataque ao organismo, sendo eles, OH, NHR, COOH e NR (SANTOS, 2009). Os maiores grupos de micro-organismos do solo são os actinomicetes, fungos e bactérias. Os micro-organismos do solo têm uma função importante na atenuação dos efeitos ambientais dos compostos orgânicos, uma vez que podem adaptar-se à presença desses compostos potencialmente tóxicos e sobreviver por meio de sua degradação, ou seja, utilizar essas moléculas como nutriente e energia (SILVA; FAY, 2004).

Os agrotóxicos são decompostos pelos micro-organismos, desde que, estes possuam a capacidade de produzir as enzimas específicas necessárias para o processo. Dependendo do grau de resistência à decomposição que o princípio ativo do agrotóxico apresentar, haverá uma atividade microbiana mais ou menos intensa

e, consequentemente, um tempo de residência do poluente no solo diferenciado (MEURER, 2004).

Alguns agrotóxicos dissipam-se rapidamente no solo através do processo de mineralização, resultando na transformação do produto em H2O, CO2 e NH3. Embora

parte desse processo seja ocasionada por reações químicas, como a hidrólise e a fotólise, o catabolismo (conjunto das reações bioquímicas que regem a transformação da matéria prima em detritos que devem ser expelidos) microbiológico e o metabolismo são, geralmente, os principais meios de mineralização.

Alguns organismos possuem grande capacidade de bioacumular substâncias químicas, caracterizando o processo de bioacumulação (processo no qual os organismos (inclusive humanos) podem adquirir contaminantes mais rapidamente do que seus corpos podem eliminá-los, como muitos contaminantes ambientais) ou bioconcentração. Se o processo de bioacumulação atingir níveis elevados em uma cadeia trófica, passa a caracterizar, então, a biomagnificação (aumento na concentração de um contaminante a cada nível da cadeia alimentar) (GOMES; CERDEIRA; SPADOTTO, 2013).

O transporte dos agrotóxicos pode ocorrer de muitas formas, incluindo a migração em água (em suspensão ou dissolvidos), em partículas do solo (adsorvidos) ou no estado de vapor pelo ar do solo. A água pode dispersar os agrotóxicos no ambiente via lavagem das folhas (plantas), escoamento superficial (perda de agrotóxico do local de aplicação pela força do fluxo da água de superfície) e lixiviação (transporte de solutos para camadas subsuperficiais). O escoamento pode contribuir para a contaminação da água superficial e a lixiviação para a contaminação da água subterrânea, mas os ciclos hidrológicos permitem a conexão direta entre estes dois compartimentos (LEONARD, 1990).

As condições meteorológicas, a composição das populações de micro- organismos no solo, a presença ou ausência de plantas, a localização do solo na topografia e as práticas de manejo dos solos podem também afetar o destino dos agrotóxicos no ambiente. Além disso, a taxa e a quantidade de água em movimento na superfície e através do perfil do solo têm um grande impacto na mobilidade desses compostos de uso agrícola. Um entendimento dos processos de transporte de agrotóxicos no ambiente, por exemplo, é essencial para direcionar planos de monitoramento e avaliação de impactos ambientais (GOMES; CERDEIRA; SPADOTTO, 2013).

Laabs e colaboradores (2000); Reichenberger e colaboradores (2002); Allaire e colaboradores (2009) realizaram alguns estudos e tem mostrado que agrotóxicos considerados pouco móveis foram lixiviados para camadas profundas do solo evidenciando, assim, o processo de transporte preferencial (JARVIS, 2007).

Estudos apontam que agrotóxicos utilizados em áreas com cultivo de soja, milho, cana-de-açúcar e algodão em Mato Grosso foram transportados preferencialmente pelos macroporos, independentemente do potencial de retenção do pesticida no solo através da sorção (LAABS et al., 2000; REICHENBERGER et

al., 2002). O termo transporte preferencial implica que a água e o pesticida,

infiltrando no solo, não têm tempo suficiente para se equilibrar com a matriz deste. Dessa maneira, o tempo de contato do agrotóxico com a camada superficial do solo, a qual possui maior capacidade para degradar o composto devido sua maior atividade microbiana, é pequeno. Consequentemente, os agrotóxicos transportados preferencialmente pelos macroporos poderão chegar rapidamente às camadas mais profundas, onde os processos de degradação e sorção são, geralmente, menos efetivos. Diante desse cenário, é evidente que o transporte preferencial de agrotóxicos através dos macroporos pode aumentar os riscos de contaminação do lençol freático. Em alguns solos argilosos estruturados, os macroporos podem dominar a hidrologia, já que funcionam como poros com alta condutividade hidráulica (SCORZA; RIGITANO; FRANCO, 2010).