CAPÍTULO 10
APLICAÇÃO DE MODELOS MATEMÁTICOS SCREENING PARA A SELEÇÃO DE AGROTÓXICOS DE MAIOR POTENCIAL DE LIXIVIAÇÃO EM ÁREAS DE RECARGA DO AQUÍFERO GUARANI
ESTUDOS DE CASO EM ALEGRETE, RS, E MINEIROS, GO
Maria Conceição Peres Young Pessoa
Vera Lucia Ferracini
Sonia Claudia Nascimento de Queiroz
Marco Antonio Ferreira Gomes
Isabel Cristina Sales Fontes Jardim
Introdução
Nos últimos anos, a preocupação nacional quanto ao impacto ambiental negativo do uso de agrotóxicos na qualidade das águas das bacias hidrográficas brasileiras vem sendo alvo de estudos no intuito de identificar alternativas para controle e minimização dos problemas já constatados (AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS, 2005; MENDONÇA; MARINHO, 2005; PESSOA; SCRAMIN, 2001).
O uso da terra sob a área de grande extensão do aquífero Guarani, em território brasileiro, mais precisamente nos estados de Goiás, Mato Grosso do Sul, Minas Gerais, São Paulo, Paraná e Santa Catarina, vem sendo alvo de preocupação para a qualidade da água subterrânea desse grande reservatório subterrâneo.
A recarga natural do aquífero dá-se graças à infiltração das águas das chuvas nas suas áreas de afloramento que, uma vez expostas às diferentes fontes de poluição, aumenta a fragilidade natural dessas áreas, o que exige ações locais voltadas à sua conservação.
Entre essas fontes potenciais de poluição, estão as áreas de atividades agrícolas nas regiões de recarga do aquífero Guarani, cuja exposição ao uso contínuo de agrotóxicos, aliada ao manejo inadequado dos recursos naturais desses agroecossistemas, eleva o risco de contaminação desses locais, os quais vêm sendo identificados como as principais causas de degradação ambiental ocorrida nas áreas de recarga desse aquífero.
Acrescenta-se que, nessas áreas, predominam os solos do tipo Neossolos Quartzarênicos, desenvolvidos a partir das formações Botucatu e Piramboia, que facilitam o transporte de agrotóxicos para as camadas mais profundas do solo, com potencial de risco para os lençóis subsuperficiais e subterrâneos.
As regiões de Alegrete, RS, e de Mineiros, GO, apresentam atividades agrícolas intensas sob área de recarga do aquífero Guarani. A região de Alegrete está localizada a sudoeste do Rio Grande do Sul, com economia local fundamentada na agricultura, na pecuária e na indústria.
Na atividade agrícola intensiva, predominam a lavoura de arroz irrigado e os rebanhos bovino e ovino. Os solos predominantes são os de tipo Neossolo Quartzarênico e Argissolo Vermelho, de textura média, enquanto a precipitação média anual é de 1.190 mm.
Situada na porção noroeste da bacia sedimentar do Paraná, a região de Mineiros, Go, apresenta solos tipicamente arenosos, classificados como Neossolo Quartzarênico, existindo também Latossolo Vermelho-Amarelo de textura média (20% a 30% de argila) (GOMES et al., 2001). Nessa região, ocorre grande diversidade de atividade agrícola com predomínio dos cultivos anuais de milho e soja, e de pecuária com pastagem.
O manejo inadequado dessas áreas, associado ao solo predominantemente arenoso, vem favorecendo a ocorrência de processos erosivos em diferentes graus de severidade (inclusive dos mais severos como o apresentado pelas voçorocas) e os desmatamentos das matas ciliares (GOMES et al., 2002) incidindo em sérias implicações na qualidade da água local. A pluviosidade média anual é de 1.863 mm.
Os agrotóxicos aplicados nas culturas dessas áreas de afloramento as expõem a maior risco de contaminação de águas superficiais e subterrâneas locais, favorecidas pela infiltração dos produtos aplicados na intensa atividade agrícola local por lixiviação e elevando também a tendência à contaminação de águas superficiais pelo carreamento de solos. Assim, é importante estabelecer prioridades para monitoramentos (PESSOA et al., 2005).
Diversas limitações, entre elas aquelas de ordem financeira, impedem o monitoramento local de todos os princípios ativos de produtos comerciais aplicados. Assim, torna-se imprescindível a identificação daqueles com maior potencial de transporte por lixiviação.
O uso de métodos matemáticos e de ferramentas computacionais que priorizem esses produtos, mediante informações físico-químicas já disponíveis de seus princípios ativos, vem sendo alternativas adotadas inclusive no exterior (PESSOA et al., 1997, 2005, 2007a, 2007b).
Para facilitar esse trabalho de identificação, o programa computacional Agroscre (PESSOA et al., 2004a, 2007b) vem sendo usado. Esse programa foi desenvolvido para possibilitar o uso simultâneo dos modelos matemáticos screening, mais usado internacionalmente na avaliação do potencial de transporte de agrotóxicos. São eles: o Índice de Gus (GUSTAFSON, 1989), o Método de Goss (GOSS, 1992) e o Método dos Critérios de Screening, usado pela Environmental Protection Agency– (EPA) (COHEN et al., 1995).
Algumas iniciativas brasileiras regionais apontam para a facilidade de uso desses métodos e os benefícios advindos de seus resultados (CRUZ, 2006; FERRACINI et al., 2001, 2004, 2005; LIMA, 2006).
Neste capítulo, estão inclusos os resultados obtidos quanto à priorização de monitoramento para princípios ativos de agrotóxicos usados nas áreas de Alegrete, RS, e de Mineiros, GO, por meio dos modelos matemáticos screening disponíveis no programa Agroscre (PESSOA at al., 2007b).
Material e Métodos
Programa Agroscre e os modelos matemáticos screening por ele avaliados
Para a seleção dos princípios ativos (p.a.) de maior prioridade de monitoramento, foi usado o programa computacional Agroscre1 (PESSOA et al., 2004, 2007b). Esse programa foi elaborado em linguagem Quick Basic 4.5, para facilitar a avaliação de p.a. de agrotóxicos pelos modelos matemáticos screening do Método de Goss (GOSS, 1992), pelo Índice de Gus (GUSTAFSON, 1989) e pelo Método dos Critérios de Screening da Environmental Protection Agency (USA-EPA) (COHEN et al., 1995).
O Método de Goss indica o potencial de transporte do p.a. associado a sedimento ou dissolvido em água, enquanto o Índice de Gus avalia o potencial de lixiviação dos p.a.
O Método de Cohen et al. (1995), usado pela USA-EPA, também avalia essas tendências de transporte, mas incorpora outras características para tornar-se ainda mais restritivo que os anteriores na priorização.
Geralmente, o Índice de Gus demanda o fornecimento de valores de coeficiente de adsorção ao carbono orgânico (Koc) e de meia vida (t ½ solo) do p.a. e fornece como resultado o valor de Gus para, posteriormente, classificá-lo numa das categorias definidas por faixas preestabelecidas, conforme atenção aos seguintes intervalos:
Gus ≤ 1,8 => não sofre lixiviação.
1,8 < GUS < 2,8 => faixa de transição.
Gus ≥ 2,8 => provável lixiviação.
Já o método proposto por Goss (1992), faz uso dos mesmos parâ-metros usados no cálculo do Índice de Gus, acrescido da informação de solubilidade em água do p.a. Esse método reúne um conjunto de cláusulas de regras, apresentadas nos intervalos matemáticos fornecidos a seguir, para classificar o produto em alto potencial, médio potencial e baixo potencial de transporte em água, associado a sedimento ou dissolvido.
O Método de Critérios Screening, de Cohen et al. (1995), usado pela Environmental Protection Agency (USA-EPA), demanda mais informações que aquelas descritas para os métodos anteriores, mas é muito mais restritivo quanto à apresentação da priorização.
Os princípios ativos que obedecerem as inequações do método, que demandam também informações da constante de Henry (KH), meia vida na água (t½ água) e as condições locais de campo que favorecem a percolação no solo (pluviosidade anual, presença de solo poroso e presença de aquífero não confinado), são classificados como aqueles que oferecem maior potencial de risco de transporte e tendência a contaminação, principalmente de águas.
A importância dos parâmetros necessários para aplicação dos métodos implementados no Agroscre foi salientada por Pessoa et al. (2007b), conforme apresentada a seguir:
• O Koc é o fator preditivo da biodisponibilidade do agrotóxico, uma vez que os produtos hidrofóbicos (insolúveis em água) podem ligarse reversivelmente ao conjunto de carbono orgânico. O valor Koc mede a tendência que um composto químico tem de sofrer partição entre a fase sólida e a solução do solo no sistema solo-água. Assim, como Koc mede a quantidade de carbono orgânico adsorvido ao solo, é útil para estimar:
a) A extensão em que um soluto orgânico sofrerá partição no solo quando a água movimentar-se através do seu perfil.
b) O grau em que os compostos químicos adsorverão na superfície do solo.
c) A partição durante o escoamento superficial.
d) A partição em sedimentos aquosos.
• A t½ – é útil para a comparação da persistência relativa de diferentes agrotóxicos no ambiente. Assim, são importantes para o entendimento do potencial impacto no solo ou na água.
• A solubilidade em água afeta o equilíbrio da partição pelo controle das concentrações no meio difuso ar/água, como também afeta as velocidades de processos de transferência como a evaporação do agrotóxico que está presente no solo ou na água para o ar, ou a absorção, pelo peixe, do produto que está presente na água. Assim, ela é um indicativo da facilidade do princípio ativo em lixiviar (BLANCO, 1979).
• A constante da Lei de Henry – é a relação da pressão parcial do soluto no ar em equilíbrio com a concentração na água – expressa em Pa.m3.mol-1 ou em atm.m3.mol-1 – e descreve a partição do agrotóxico entre o ar e a água, que é essencialmente um balanço das solubilidades do agrotóxico entre o ar e a água (SHIU et al., 1990; SUNTIO et al., 1988). A constante da Lei de Henry vai definir a tendência de um agrotóxico em volatilizar a solução para o ar, sendo que um alto valor para essa constante favorece a volatilização; os produtos que tenham baixo valor para essa constante podem persistir no solo ou na água.
O Agroscre permite a avaliação simultânea de um mesmo princípio ativo pelos três modelos screening supracitados, desde que apresentadas todas as informações solicitadas para cada método. Os dados mínimos para o programa apresentar resultado para pelo menos um dos modelos, o Índice de Gus, são Koc e t½ solo.
Princípios ativos avaliados
Para a região de Alegrete, RS, foram selecionados oito princípios ativos para avaliação, elencados de produtos comerciais, considerando-se aqueles de maior uso na região, a saber:
• Bispiribaque de sódio.
• Carbofuran.
• Clomazone.
• Fipronil.
• Glifosato.
• Molinato.
• Propanil.
• Quincloraque.
Os princípios ativos selecionados para a avaliação da região de Mineiros, GO, foram os sete, a seguir:
• Clorimuron-etil.
• Lactofen.
• Haloxifop-metil.
• Isoxaflutole.
• Nicosulfuron.
• Foramsulfuron.
• Iodosulfuron.
Os parâmetros físico-químicos desses princípios ativos, necessários para a avaliação pelos modelos matemáticos screening, disponibilizados no Agroscre, foram levantados em bases de dados de agrotóxicos disponibilizadas em literaturas científica nacional e estrangeira, e nas bases de pesticidas (CLIVE, 1994; EXTOXNET, 2001; NOFZIGER; HORNSBY, 1994; SHIU et al., 1990; SUNTIO et al., 1988; PAN DATABASE, 2004; SYRRES, DATABASE, 2004; WAUCHOPE et al., 1992).
Resultados e Discussão
Os seguintes resultados foram obtidos para os princípios ativos utilizados nas áreas de afloramento do aquífero Guarani, a seguir:
Alegrete, RS
Glifosato – Não apresenta potencial para lixiviação por Gus e EPA, mas apresenta, por Goss, alto potencial de transporte em sedimento e em água, quando t½ _solo ≥ 47 dias e t½ _água ≥ 12 dias.
Molinato – Geralmente apresentou tendência em faixa de transição, mas com valores de Gus muito próximos da faixa limite para lixiviação (quando t½ _solo ≥ 41 dias e t½ _água ≥ 1560 dias). Se investigado, deve ser priorizado o transporte do p.a. dissolvido em água.
Clomazone – Geralmente, fica em faixa de transição para Gus, com alguns valores próximos do limite de lixiviação, e médio potencial por Goss, para transporte dissolvido em água. O p.a. apresentou potencial de lixiviação quando t½_solo foi testado no limite superior de campo. Nesse caso, Goss sinalizou alto potencial para transporte dissolvido em água e médio potencial associado a sedimento.
Carbofuran – Potencial de lixiviação. Foram registrados valores altos para Gus, embora não tenham sido identificadas tendências pelo EPA. Por Goss, houve indicativos de alto potencial de transporte dissolvido em água e médio associado a sedimento.
Fipronil – Não apresenta potencial de lixiviação por Gus e pela EPA. Goss indica médio potencial para transporte dissolvido em água e baixo potencial associado a sedimento.
Quincloraque – Potencial de lixiviação. Foram identificadas tendências de lixiviação por Gus e transporte médio dissolvido em água por Goss, em areia. EPA não pode ser avaliado por falta de informação da constante de Henry.
Propanil – Não apresentou potencial de lixiviação. Foi constatado médio potencial para transporte dissolvido em água.
Bispiribaque de sódio – Não pode ser avaliado por falta de informações.
Assim, identificou-se a necessidade de dar alta prioridade para monitoramento de carbofuran, quincloraque e clomazone; média prioridade para molinato e baixa para propanil, fipronil e glifosato.
Mineiros, GO
Clorimuron-etil – Pontencial de lixiviação por Gus quando t½_solo ≥ 40 dias. Não pode ser avaliado por Goss e nem por EPA, em decorrência da ausência de valores para t1/2 agua, na literatura.
Lactofen – Não apresenta potencial de lixiviação pela EPA e nem por Gus, mas apresentou potencial médio de transporte associado a sedimento quando t½_solo ≥ 3 dias e t½_água ≥ 5 dias.
Haloxifop-metil – Não apresentou potencial de lixiviação pelos critérios EPA e nem por Gus, embora tenha apresentado alto potencial de transporte dissolvido em água e associado a sedimento por Goss. Esse último reforça indicativo de tendência de contaminação de águas superficiais.
Isoxaflutole – Apresentou potencial de lixiviação por Gus, médio potencial associado a sedimento, e alto potencial dissolvido em água por Goss. Não apresentou tendência de lixiviação pelo critério da EPA. Os resultados reforçam indicativos de tendências de lixiviação para água subterrânea e de contaminação de águas superficiais.
Nicosulfuron – Apresentou potencial de lixiviação por Gus e médio potencial de transporte dissolvido em água. Não apresentou tendências de lixiviação pelo critério da EPA.
Foramsulfuron – Apresentou tendências de lixiviação por Gus e alto potencial de transporte dissolvido em água. Também não apresentou lixiviação pelo critério da EPA.
Iodosulfuron – Permaneceu na faixa de transição para lixiviação segundo Gus e apresentou médio potencial de transporte dissolvido em água. Também não foram evidenciadas tendências de lixiviação pelo critério da EPA.
Assim, foi identificada alta prioridade de monitoramento para isoxaflutole, foramsulfuron, nicosulfuron e clorimuron-etil. Foi identificada média prioridade para iodosulfuron e haloxifop-metil (potencial de água superficial), enquanto lactofen apresentou baixa prioridade para monitoramento.
Considerações finais
O uso de Modelos Matemáticos Screening tem se mostrado útil à priorização de princípios ativos para estudos em campo, tendo em vista a tendência à lixiviação. O programa computacional Agroscre tem agilizado a aplicação de modelos screening amplamente usados e favorecendo a observação simultânea de seus resultados.
Foram apresentados estudos de casos considerando a aplicação do programa para as propriedades dos princípios ativos usados nas áreas de afloramento do aquífero Guarani localizadas em Alegrete, RS, e em Mineiros, GO.
Dos oito princípios ativos dos agrotóxicos amplamente aplicados na região de Alegrete, RS, constatou-se alta prioridade para monitoramento local de carbofuran, quincloraque e clomazone.
Entre os sete princípios ativos de agrotóxicos usados em Mineiros, GO, identificou-se prioridade alta para isoxaflutole, nicosulfuron, foramsulfuron e clorimuron-etil.
Referências
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