AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE ADSORTIVA DO LATOSSOLO VERMELHO ALUMINOFÉRRICO NA REDUÇÃO DA DISPONIBILIDADE DE 2,4-DICLOROFENOXIACÉTICO

AVALIAÇÃO

DA

CAPACIDADE

ADSORTIVA

DO

LATOSSOLO

VERMELHO ALUMINOFÉRRICO NA REDUÇÃO DA DISPONIBILIDADE

DE 2,4-DICLOROFENOXIACÉTICO

D. P. Baldissarelli1_{; E. Prestes}1_{; A. Dervanoski}1_{; L. Galon}1_{; E. P. Korf}1_{; G. D. L. P. Vargas}1 1-Universidade Federal da Fronteira Sul – UFFS - Campus Erechim

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Telefone: (54) 3321-7336 –Email: geandelise@uffs.edu.br

RESUMO: A expansão da produção de alimentos tem demandado o desenvolvimento e aplicação de agrotóxicos para combater e controlar plantas daninhas e pragas que pudessem interferir nos cultivos. Contudo, os agrotóxicos acumulam-se no meio ambiente causando a contaminação do solo e da água. Neste trabalho, avaliou-se a adsorção do 2,4-diclorofenoxiacético em Latossolo através de isotermas de Langmuir e Freundlich. Os resultados demostraram que a isoterma de Freundlich apresentou melhor ajuste aos dados de equilíbrio (R2 = 0,96), indicando uma adsorção favorável (n = 3,7) e um Kf de (34,21).

PALAVRAS-CHAVE: isotermas; 2,4-diclorofenoxiacético; adsorção; solo.

ABSTRACT: The food production expansion has demanded the development and application of agrochemicals to combat and control weeds and pests that could interfere in crops. However, pesticides accumulate itself in the environment causing contamination of soil and water. In this work, the adsorption of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid in latosol was evaluated through Langmuir and Freundlich isotherms. The results showed that the Freundlich isotherm was the best fit to the equilibrium data (R2 = 0.96), indicating a favorable adsorption (n = 3.7) and a Kf of (34,21).

KEYWORDS: isotherms; 2,4-dichlorophenoxyacetic acid; adsorption; soil.

1.

INTRODUÇÃO.

A demanda mundial por alimentos cresceu consideravelmente nas últimas décadas, fato este causado pelo crescimento populacional que intensificou a produção de alimentos. As plantas daninhas têm sua ocorrência cada vez maior nas monoculturas, o que tem tornado a aplicação de agrotóxicos uma prática difundida de manejo (Martins et al., 2014). Devido a aplicações cada vez mais frequentes, estima-se que as concentrações desses químicos no solo aumentam a cada ano e, com isso, extrapolando os limites permitidos pelas normas ambientais (Cotillas et al., 2017). Com esta perspectiva, é importante entender

os processos de adsorção dos agrotóxicos no solo, pois outros processos também são afetados por esta dinâmica, tais como degradação, bioacumulação, transporte e mobilidade (Long et al., 2015).

O primeiro agrotóxico seletivo desenvolvido para o controle de plantas daninhas latifoliadas (folhas largas) foi o ácido 2,4-diclorofenoxiacético, popularmente chamado de 2,4-D (C8H6Cl2O3). É um ácido orgânico, pertencente à classe dos ácidos fenoxiacéticos, da família dos organoclorados, agrotóxico hormonal de toxicidade II e de extensa persistência e comercialmente distribuído em formulações amina, sais e éster (Amarante Junior et al, 2003; Sbano et al., 2013). O princípio ativo do 2,4-D é muito utilizado na indústria química e

comumente encontrado em águas subterrâneas e superficiais devido aos seus baixos coeficientes de solubilidade e adsorção (Prado et al.,2016).

Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade adsortiva do solo na redução da disponibilidade de 2,4-D em diferentes concentrações do contaminante.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1. Soluções e Reagentes

Utilizou-se o agrotóxico 2,4-D (2,4-diclorofenoxiacético) na formulação amina de 720 g.L-1_.

2.2. Adsorvente - Solo

O solo investigado foi coletado na área experimental da UFFS - Campus Erechim – RS em um local que não recebeu agrotóxicos há mais de cinco anos, a fim de se evitar interferência de outras fontes contaminantes. Este solo é um material residual de basalto, com classificação pedológica de Latossolo Vermelho Aluminoférrico (unidade Erechim). O solo apresenta baixo estoque de nutrientes, baixa matéria orgânica, alto teor de ferro, entre outras características (Streck et al., 2008).

2.3. Adsorção em Batelada

A determinação da capacidade adsortiva do solo foi realizada através de método estático (ASTM, 2008). Em temperatura ambiente (23±1°C), foi avaliada a massa de 2,5 g de sólido com 50 mL de solução aquosa contendo diferentes concentrações iniciais do contaminante 2,4-D de 0,0; 1678,8; 4734,4; 8318,4; 10176,0 e 17920,0 mg.L-1, avaliadas inicialmente a partir de análise cromatrográfica, resultantes dos volumes utilizados de 0,0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 e 3,5 L.ha-1_{, afim de} traçar-se a isoterma de adsorção e realizar tratamento cinético. Após o tempo de contato de oito horas sob agitação de 200 rpm (rotações por minuto) e temperatura constante, no líquido sobrenadante, foi verificado a quantidade de agrotóxico adsorvido pelo solo. Os ensaios de adsorção foram realizados em duplicata, sendo as analises feitas em triplicata.

A quantidade adsorvida pelo sólido (solo), qe (mg.g-1), foi calculada através da Equação 1 e o

percentual de remoção foi definido pela Equação 2:

𝑞𝑒 = (𝐶

− 𝐶

).

𝑊 (1)

% 𝑅𝑒𝑚𝑜çã𝑜 = (𝐶0−𝐶𝑒)

𝐶0 (2) Onde: Co é concentração inicial (mg.L-1), Ce é a concentração no equilíbrio contaminante na fase líquida - extrato (mg.L-1), V é o volume da solução (L) e W é a massa de sólido (g).

2.4. Modelos de Equilíbrio

Os modelos utilizados no presente estudo foram Langmuir e Freundlich. O modelo de Langmuir assume energia de adsorção sobre a superfície uniforme e nenhuma transmigração do adsorbato sobre a superfície, sendo assim temos a equação semi-empírica (Equação 3) de Langmuir (McKay et al., 1982).

𝑞

=

1+𝑏𝐿𝐶𝑒 (3) Onde: qe (mg.g-1_{) é a quantidade adsorvida na fase} sólida, Ce a concentração na fase líquida no equilíbrio (mg.L-1), qmax (mg.g-1) e bL (L.g-1) são os parâmetros de Langmuir, qmax representa a máxima capacidade de cobertura da monocamada e bL o parâmetro de afinidade.

A isoterma de Freundlich é dada pela Equação 4 que considera a adsorção em multicamadas e é útil para descrever a adsorção em superfícies altamente heterogêneas e, em muitos casos, fornece uma representação do equilíbrio de adsorção de um único soluto melhor do que a isoterma de Langmuir (Fritz et al., 1981), sendo que o calor de adsorção depende da concentração na fase sólida.

𝑞

= 𝑘

𝐶

1 𝑛𝐹

(4) Onde: kF é a constante de equilíbrio do modelo de

Freundlich (mg.g-1) e nF é um expoente adimensional da equação de Freundlich.

2.5. Análise Cromatográfica do 2, 4 D

(2,4-diclorofenoxiacético)

A concentração na fase líquida no equilíbrio Ce após os ensaios de avaliação da capacidade adsortiva foi determinada a partir de identificação cromatográfica do ácido 2,4 diclorofenoxiacético nos extratos líquidos, utilizando curva padrão do contaminante para o calculo da demais concentrações. O preparo do extrato para análise foi realizado por meio centrifugação por 10 min. para separar o solo da fase líquida e após passagem por filtro seringa (0.45 μm), o extrato resultante foi então submetido as análises cromatográficas. A identificação foi realizada em sistema de cromatográfica líquida de alta eficiência (HPLC) (Shimadzu, Promince UFLC com detector PDA) e o processamento dos dados no software (LabSolutions 5.75), na Central Analítica da UFFS – Campus Erechim. Para as

análises foi utilizada a metodologia proposta por Kashyap et al. (2005) modificada

.

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

3.1. Estudos de Equilíbrio

Com os ensaios de adsorção realizados a partir das concentrações iniciais de 2,4-D foi possível obter as isotermas de adsorção de Langmuir e Freundlich. O limite de confiança adotado para ajustar dos dados experimentais aos modelos foi de 95%. A Figura 1 mostra os resultados das isotermas de adsorção experimental de Langmuir e Freundlich, ajustadas usando os dois modelos de isotermas de adsorção monocomponente para 2,4-D, respectivamente. Os parâmetros dos modelos são apresentados Tabela 1.

Figura 1. Isoterma de adsorção de Langmuir e Freundlich para o 2,4-D (0,0; 1678,8; 4734,4; 8318,4;

10176,0 e 17920,0 mg.L-1_{); massa de adsorvente: 2,5 g, volume: 50 mL, temperatura: 23} o_{C ± 1 °C.}

0

100

200

300

400

500

600

0

5000

10000

15000

20000

Qe

(m

g/g)

Ce (mg/L)

Tabela 1. Parâmetros dos modelos de Langmuir e Freundlich ajustados aos dados experimentais.

Langmuir Freundlich

qmax (mg.g-1_{) b (L.mg}-1_{) R}2 _{n k}

F R2

363,0 0,086 0,86 3,7 34,21 0,96

A partir dos dados obtidos é possível afirmar que o modelo de Freundlich apresentou melhor ajuste aos dados experimentais obtidos neste estudo sendo o R2 obtido de 0,96 para o processo de adsorção do 2,4 D, o que sugere a presença de sítios de adsorção heterogêneos.

Em estudo realizado por Bekbölet et al. (1999), a adsorção de 2,4-D em solos argilosos, com pouca matéria orgânica e pH relativamente neutro correlacionou-se positivamente com o teor de matéria orgânica e com a quantidade de fração de argila e silte, sendo os dados experimentais analisados pela equação de Freundlich (kF entre 0,0026 a 7,4 mg.kg-1).

Alfonso et al. (2017) avaliaram a adsorção de quatro pesticidas organosfosforados – diazinon, dimetoato, parathion e sulfotepina – em solos de quatro locais de Yucatán, no México, após serem detectados nas águas subterrâneas. Os resultados do estudo apontaram que todos os agrotóxicos são pouco adsorvidos no solo estudado e, consequentemente, possuem alta mobilidade. O modelo de Freundlich forneceu as melhores correlações, com kF na faixa de 1,62 e 2,35 para sulfotep, 2,43 a 3,25 para dimetoato, 5,54 a 9,27 para parathion e 3,22 a 5,17 para diazinon.

4. CONCLUSÃO

Através dos resultados obtidos foi possível verificar que o processo de adsorção do 2,4 D no solo presente na região de estudo, ocorre através de de diferentes forças de atração, sugerindo uma diversidade sítios ativos presentes no solo, sendo que o dentre os modelos avaliados o de Freundlich foi o que forneceu melhor ajuste com valor de kF de 34,21.

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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BEKBÖLET, M. YENIGÜN, O.; YÜCEL, I. Water, Air and Soil Pollution, v. 111, p. 75-88, 1999.

COTILLAS, S.; SÁEZ, C.; CAÑIZARES, P.; CRETESCU, I.; RODRIGO, M. A. Sep. Purif. Technol., v. 194, p. 19-25, 2017.

FRITZ, W.; MERK, W.; SCHLUNDER, E. U. Chem. Eng. Sci., v. 36, p. 721-730, 1981.

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MARTINS, C. X.; SALVADOR, P. M.; JESUS, J. D.; FERREIRA, L. F. R.; AMÉROCO, J. H. P.; TORRES, N. H. Bioenergia em Revista: Diálogos,v. 1, p. 128-138, 2014.

MCKAY, G.; BLAIR, H. S.; GARDNER, J. R. J. Appl. Polym. Sci., v. 27, p. 3043-3057, 1982. PRADO, B.; STROZZI, A. G.; HUERTA, E.; DUWIG, C.; ZAMORA, O.; DELMAS, P.;

CASASOLA, D.; MÁRQUEZ, J. Geoderma, v. 279, p. 87-96, 2016.

SBANO, A.; FERREIRA, J. V. R.; PECKLE, B. A.; MACRAE, A.; DIREITO, I. C. N. Acta Scientiae & Technicae, v. 1, 2013.

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6. AGRADECIMENTOS

A Universidade Federal da Fronteira Sul

– UFFS.