Utilização de carvão vegetal no solo para redução do impacto ambiental da aplicação de herbicidas - Abreu, Adley Bergson Gonçalves de (2015)
O objetivo deste trabalho foi estudar a sorção e a lixiviação de herbicidas em latossolos e otimizar um método de mitigação da lixiviação destes compostos utilizando carvão vegetal. Esta tese está dividida em quatro capítulos. No primeiro foi avaliado o comportamento dos herbicidas alachlor e metolachlor no solo, quanto ao potencial de lixiviação destes compostos. Foram utilizadas técnicas de avalição direta e indireta. Os estudos foram conduzidos em colunas de solo estruturado, em condições de campo, e complementados com estudos de sorção, isotermas de sorção (modelo isotérmico de Freundlich) e modelagem matemática empregando o modelo RF. Para fazer as analises dos herbicidas nas amostras de águas utilizou-se a técnica de microextração em fase sólida. No segundo foi avaliado o potencial atenuador do carvão, quando utilizado como condicionador do solo. Foram avaliadas as potencialidades do carvão em alterar as propriedades químicas sortivas do solo. Um planejamento experimental, com fatorial de 24 completo, foi delineado para averiguar como a adição do carvão em dois níveis de concentração e granulometria podem afetar as propriedades químicas e sortivas de um latossolo vermelho (LV) com e sem adição de calcário. Os efeitos dos fatores e suas interações foram averiguados estatisticamente por análise de variância (ANOVA) com base nos gráficos de Pareto. No terceiro foi realizado um estudo mais aprofundado sobre como o carvão vegetal altera a capacidade de um solo sorver o herbicida ametryn. Foram realizados estudos de sorção usando o método “batch equilibrium” em três composições de amostras: LV (2,0 g de solo), CA (0,10 g de carvão) e LV- CA5% (1,90 g de solo + 0,10 g de carvão). Os resultados obtidos foram ajustados aos modelos de isoterma de sorção de Freundlich, Langmuir e Sips. Os métodos estatísticos utilizados, para averiguar o ajuste dos modelos, foram a analise do coeficiente de determinação (R2) e a análise do gráfico de resíduos.No quarto foi avaliado a ação mitigadora do carvão vegetal na lixiviação dos herbicidas ametryn e atrazine. Foram feitos estudos do tempo de equilíbrio e sorção/dessorção e lixiviação, com solos contendo 0% 1% e 3% de carvão. Neste trabalho o estudo de lixiviação foi feito com colunas de lixiviação construídas com tubos de PVC e com canaletas instaladas nas colunas para coletar água, ou seja, a ideia foi avaliar a lixiviação em diferentes profundidades da coluna e não apenas analisar a água que tenha percolado toda a coluna. Os resultados e as conclusões obtidas em cada capítulo foram as seguintes: No primeiro capítulo os valores da constante de Freundlich (KF) para o alachlor indicam baixa sorção e já o modelo RF classificou este herbicida como imóvel ou moderadamente imóvel, para o s-metolachlor foram obtidos valores de KF e RF inferiores ao do alachlor. Nas amostras de água coletadas nos lisímetros as concentrações encontradas para o alachlor foram de 3,75 a 237,98 μg L-1 e as encontradas para o s-metolachlor foram de 2,93 a 153, 64 μg L-1. Com os resultados obtidos conclui-se que os herbicidas estudados apresentam baixa retenção no solo estudado e que nos experimentos com lisimetros os herbicidas alachlor e s-metolachlor apresentaram alto potencial de lixiviação. No segundo capítulo o sistema formado por solo e 5% de carvão com diâmetro igual ou inferior á 0,1 mm sem a adição de calcário teve influências significativas nas propriedades químicas do solo, proporcionando um aumento em média de 47, 44 e 253 % nas concentrações de cálcio, magnésio e potássio respectivamente, e elevou o pH, o teor de matéria orgânica, e a concentração de cátions trocáveis no solo. Este mesmo sistema alterou de forma significativa o comportamento sortivo do solo o que proporcionou um aumento de 4 vezes a adsorção do herbicida ametryn. O carvão vegetal produzido em carvoaria pode ser utilizado como um condicionador do solo estudado e agente mitigador da lixiviação do herbicida ametryn. No terceiro capítulo o modelo de Langmuir apresentou o pior ajuste e o de Freundlich o melhor ajuste, os valores de R2 para o modelo de Sips foram próximos aos encontrados para o modelo de Freundlich, os gráficos de resíduos confirmaram a simplificação da isoterma de Sips na isoterma de Freundlich. A alteração da isoterma do tipo C para isoterma do tipo L mostra uma ação direta do carvão vegetal no comportamento sortivo do solo. A amostra CA apresentou um KF 250 vezes maior que o KF da amostra LV. Na amostra LV-CA5%, em concentrações baixas de ametryn, a sorção ocorre apenas no carvão, a medida que aumenta a concentração do herbicida tende a saturação dos sítios do carvão e a sorção passa o correr nos sítios do solo. Conclui-se que a adição de carvão vegetal em um solo com baixo teor de matéria orgânica irá aumentar sua capacidade sortiva, e desta forma ajudará na mitigação da lixiviação de pesticidas, contribuindo para a manutenção da qualidade das águas subterrâneas. No quarto capítulo a adição de 3% de carvão reduziu o tempo necessário para atingir equilíbrio do ametryn e atrazine para 8 e 4 h respectivamente. A adição de 1 e 3% de carvão proporcionaram o aumento da sorção e uma diminuição na dessorção do ametryn e atrazine. A alteração no comportamento sortivo foi mais significativa para o ametryn. No solo estudado a adição de 1% de carvão não foi capaz de mitigar a lixiviação do ametryn e atrazine, mas o solo condicionado com 3% de carvão mitigou quase que a metade do lixiviado. Conclui-se que para o solo estudado recomenda-se o condicionamento com 3% de carvão para ter efetividade na mitigação da lixiviação dos herbicidas ametryn e atrazine. O objetivo deste trabalho foi alcançado, pois foi comprovada a ação mitigadora do carvão vegetal na lixiviação de agrotóxicos e foi demonstrado seu potencial como condicionador do solo, por melhorar a fertilidade do mesmo. Por ser um material de fácil aquisição e proveniente de área de reflorestamento o uso deste produto pode ser popularizado como um importante insumo agrícola.