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Título: Sorção e mobilidade da trifluralina em dois solos do norte de Minas Gerais
Autor : Faria, Fábio Henrique de Souza
Primeiro orientador: Lima, Luiz Antônio
Primeiro membro da banca: Oliveira, Luiz Fernando Coutinho de
Miranda, Jarbas Honório de
Colombo, Alberto
Rezende, Fátima Conceição
Área de concentração: Engenharia de Água e Solo
Palavras-chave: Intrusão radicular
Resíduos de pesticidas
Lixiviação
Contaminação
Gotejo enterrado
Root intrusion
Pesticides residues
Leaching
Contamination
Sub-surface drip irrigation
Data da publicação: 28-Ago-2014
Referência: FARIA, F. H. de S. Sorção e mobilidade da trifluralina em dois solos do norte de Minas Gerais. 2011. 174 p. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2011.
Resumo: São escassas as pesquisas sobre a sorção e mobilidade do herbicida trifluralina (TFN) e aplicação em gotejamento subsuperficial (GSS) para prevenção à intrusão radicular, em especial para a cultura da cana-de-açúcar. A molécula da trifluralina é conhecida por ter alta sorção em matéria orgânica e argila e baixa mobilidade no solo, o que conferem a ela ótima adequação a aplicação para prevenção radicular em GSS. A mobilidade do herbicida TFN é desconhecida em subsuperficialidade de solos tropicais, onde baixos teores de matéria orgânica e regime de chuvas torrenciais podem ocasionar comportamento diferenciado das aplicações em superfície, podendo percolar, lixiviar em profundidade e atingir aquíferos, provocando contaminação ambiental. O objetivo deste trabalho foi obter parâmetros n, m, , r e s, de retenção de água e solução de TFN em dois solos representativos do Norte de Minas Gerais, através da elaboração de curvas de retenção de água do solo, do modelo proposto por Genuchten (1980); estudo da cinética de sorção e da sorção da solução de TFN em ensaios utilizando o método "batch" e determinação das isotermas de sorção para obtenção do parâmetro Kd e; estudo do deslocamento miscível da solução de TFN em colunas de solos deformadas, e elaboração de curvas de eluição para obtenção dos parâmetros hidrodispersivos de transporte D e R e de sorção Kd. Os parâmetros obtidos são passíveis de aplicação em equações de sorção e modelo de transporte e simulação da aplicação de TFN na prevenção à intrusão radicular no GSS, bem como previsão da sua lixiviação e contaminação ambiental. Utilizou-se para os ensaios solos das classes texturais arenosa e argilosa e empregaram-se concentrações de TFN que abrangessem uma possível faixa de dosagem ( 44,5 a 250 ppm) a ser empregada na prevenção à intrusão radicular do GSS. Elaborou-se curvas características de umidade dos solos saturando-se amostras com água deionizada e solução de trifluralina comercial 180 ppm (80 ppm i.a.) e empregando-se as tensões 2, 4, 6, 8, 10, 25, 50, 75, 100, 250 e 500 kPa. Obteve-se bons ajustes dos dados com o aplicativo SWRC-modelo de Genuchten. Os resultados obtidos permitiram concluir que os parâmetros da equação da curva para as duas classes texturais de solos se apresentaram semelhantes, diferindo-se individualmente sob baixas tensões -2 a 10 kPa, com superioridade nos solos com a solução TFN. Entre as classes texturais pôde-se observar a natural inferioridade de retenção de umidade de saturação e residual pelas amostras da classe textural arenosa. Realizaram-se testes de sorção e de cinética do herbicida trifluralina em solos (textura arenosa e argilosa), com 1 e 3.1% de M.O., e 1,72% e 5,34% de carbono orgânico (CO), respectivamente, com as relações solo:volume de solução (g:mL) 0.5:10 (I) e 2:45 (II). Empregou-se a metodologia "Batch" adotando-se as concentrações de TFN 10 ppm (I) nos tempos de 2, 4, 8 , 16 e 24 h, e concentração de TFN 10 e 250 ppm (II) nos tempos 4, 8, 16, 24, 48 e 72 h. Nos três testes, de modo geral, a sorção ocorreu instantaneamente, atingindo um percentual superior a 92% antes de 4 h de agitação, com superioridade para a textura argilosa. Concluiu-se que a cinética de sorção da trifluralina ocorreu em um tempo inferior a 4h, mesmo na classe textural argilosa dos solos. Os valores de Kd encontrados nos testes de cinética da trifluralina foram discrepantes para as classes texturais de solos e variaram entre 350 e 900 mL g-1 para 10 ppm I e II, e entre 2.000 e 15.000 mL g-1 para 250 ppm II. Os testes de cinética I 10 ppm e a textura de solo argilosa apresentaram maiores valores de Kd, expressando maior sorção para menor massa adsorvente ou maior relação solo:volume de solução. As isotermas de sorção da trifluralina não apresentaram bons ajustes à equação de isoterma de Freundlich (1/n= 1,789 e 1,875), mas confirmaram a molécula como altamente lipofílica com valores de Kd = 4390,2 e Kf = 17,86 para solos argilosos e Kd = 2806,6 e Kf = 4,25 para solos arenosos, com valores de R2 , em geral, superiores a 0,84. Estudou-se a mobilidade da trifluralina dos solos empregando-se a metodologia de deslocamento miscível em colunas de solos, em condições de fluxo e interação solo-solução, modo semelhante ao da aplicação do herbicida em subsuperfície. Elaborou-se curvas de eluição do composto para estimar os parâmetros D, R e Kd, através do tempo de residência do soluto na coluna. Utilizaram-se amostras de solos da classe textural arenosa com teores de argila e matéria orgânica de 18 e 1,0% e as da classe argilosa 40 e 3,1%, respectivamente. Deslocou-se solução de trifluralina 45 ppm em colunas de solos por 4,9 a 7,4 volumes porosos, e analisou-se o eluente coletado por cromatografia gasosa. As curvas de eluição indicaram que houve melhor ajuste dos dados à condição one site (sorção instantânea) do aplicativo Stanmod em comparação com two site. A trifluralina deslocada atingiu, em média, nos testes valores abaixo de 4% da concentração relativa para um volume poroso, o que a classifica como molécula altamente interativa. A menor sorção da trifluralina nos solos de textura arenosa em relação à argilosa, expressa por menores valores de Kd, pode ser atribuída aos teores diferenciados de material orgânico e argila e ao fluxo mais elevado durante o deslocamento miscível. Os parâmetros de transporte da TFN obtidos sinalizaram que seu movimento e disseminação no solo são retardados por forte adsorção à fase sólida. Isto se deve às suas propriedades físico-químicas, aos teores de matéria orgânica e argila dos solos, e à alta retenção e baixa condutividade hidráulica. Há indícios de que a adsorção da TFN possa finalizar apenas em uma fase lenta, quando sob baixas concentrações.
Sorption and mobility of trifluralin herbicide (TFN) and its application in sub-surface drip irrigation (SDI) to prevent root intrusion are not many, especially for sugarcane crop. TFN molecule is known as of high sorption on organic matter and clay fraction, as well as its low mobility, to classify it as highly adequate to prevent root intrusion in SDI. TFN´s mobility in tropical soil profiles where low organic matter content is is not well known. Intensive rains, common in tropics might cause a different behavior of this herbicide with risks to reach groundwater and cause environmental contamination. This research investigated TFN retention in soil samples from north part of Minas Gerais state to obtain the parameters n, m, , r and s of Genuchten´s model; the sorption kinetics through batch experiments and isotherms to obtain adsorption coefficient - Kd; and also miscible displacement breakthrough curves to obtain parameters such as D (Hydrodynamic dispersion coefficient) and R (retardation factor). These parameters can be used to model sorption and transport of TFN used to avoid root intrusion in SDI, as well as its potential to be leached and contaminate groundwater. Two soil types were used (sand and clay) for TFN concentrations ranging from 44.5 go 250 ppm, normally found in SDI systems. Soil water retention curves by using either water or TFN 180 ppm (80 ppm of active ingredient) were determined for tension values from 2 to 500 kPa. Good fitting to Genuchten´s model was observed. It can be concluded that the model´s parameters were similar except for low tension (-2 to -10 kPa), being TFN retained more than water. It was observed that saturated moisture or residual moisture values were smaller at sandy soils. This research also investigated kinetics of sorption of TFN on both soils, where organic matter was 1.0 and 3.1%, organic carbon 1.72 and 5.34%, respectively for soil:volume of solution rates (grams:milliliter) 0.5:10 (I) and 2.0:45 (II). The batch methodology was used for 10 ppm TFN concentrations for time values varying from 2 to 24 hours, and 10 and 250 ppm TFN (II) at time varying from 4 to 72 hours. At all three tests, sorption was instantaneous, with more than 92% of TFN sorbed in less than 4 hours, being even larger for clay soil samples. The Kd values at kinetics studies differ among soil textures, varying from 350 to 900 mL g-1 for 10 ppm I and II, and from 2.000 to 15.000 mL g-1 for 250 ppm II experiment. Kinetic tests I (10 ppm) and clay texture samples resulted in larger Kd values, being the amount sorbed for larger relation soil: volume of solution. The isotherms fitting were not very good for Freundlich type (1/n = 1,789 and 1,875), but confirmed the high lipophilic character of TFN, with Kd values of 4390.2 and Kf of 17.86 for clay samples and Kd of 2806.6 and Kf of 4.25 for sandy samples, all with R2 larger than 0.84. Miscible displacement experiments were evaluated in soil columns. Breakthrough curves were used to estimate D, R and Kd values. Sandy samples presented clay fraction and organic matter of 18 and 1.0 %, respectively. For clay samples these values were 40 and 3.1%. TFN 45 ppm solution was displaced through soil columns with volumes equivalent to 4.9 to 7.4 pore volumes. Effluent solutions were analyzed by gas chromatography. Breakthrough curves were best fitted by one site (instantaneous sorption) comparatively to two site model. The effluent relative concentration was less than 0.04 for one pore volume displaced, indicating high interaction with porous media. According to Kd values obtained, sorption was smaller at sandy samples compared to clay samples, what can be attributed to differences in organic matter and clay fractions. From transport parameters evaluated, it can be concluded that TFN was highly retained by the strong sorption to the solid phases. This can be attributed to physical and chemical properties of TFN, clay content and organic matter, as well as the lower hydraulic conductivity of clay soil samples.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/3298
Publicador: UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
Idioma: pt_BR
Aparece nas coleções:DEG - Engenharia Agrícola - Doutorado (Teses)

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