Universidade de São Paulo
Centro de Energia Nuclear na Agricultura
Laboratório de Ecotoxicologia
CONCEITOS BÁSICOS PARA O USO DE
HERBICIDAS EM SISTEMA SUSTENTÁVEL
Jussara Borges Regitano, Ph.D.
Agricultura Sustentável

Forma de buscar maior produção, com mínimo de “degradamento” do
ambiente,

É aquela capaz de manter-se estável independentemente da variação da bolsa
de Nova Iorque,

Deve estar a serviço da saúde e da biodiversidade,

É aquela em que o ciclo produtivo é fechado dentro da propriedade, havendo
equilíbrio energético entre produção e consumo,

Não basta proteger e melhorar o solo ou a propriedade agrícola se não resulta
em melhoria nas condições de vida das pessoas envolvidas,

É aquela que deixa lucro ao produtor e alimentos de boa qualidade ao
consumidor

Refere-se à capacidade de uma unidade agrícola tem de continuar a
produzir, numa sucessão sem fim, com um mínimo de aquisição do
exterior. Portanto, envolve: conservação do meio ambiente,
unidades agrícolas produtivas e criação de comunidades agrícolas
prósperas.
Destino dos herbicidas no ambiente
Atmosfera
VOLATILIZADO
ESCOAMENTO/EROSÃO
DERIVA
FOTÓLISE
Solo
DEGRADAÇÃO
ABSORVIDO
PELAS PLANTAS
herbicida
fase sólida
sorção
Dessorção
Lençol freático
herbicida
Metabólitos
Hidrólise
Metabolismo
herbicida
solução solo
LIXIVIADO
Rios
Oceanos
Herbicidas no ambiente
Sítio de aplicação
transporte
Destino final
ar, água, solo e alimento
TRANSFORMAÇÃO
1. Potencial de sorção
2. Velocidade de degradação
3. Condições edafo-climáticas
4. Propriedades físico-químicas do solo e do
herbicida
Potencial de sorção
 Refere-se ao potencial de retenção de uma
det. molécula junto à superfície do solo
Fase sólida
Kd =
(L kg-1)
concentração do herbicida sorvido ao solo
concentração do herbicida na sol. solo
Fase aquosa
Kd  sorção
Potencial de sorção
 Refere-se ao potencial de retenção de uma
det. molécula junto à superfície do solo
Fase sólida
Kd =
(L kg-1)
concentração do herbicida sorvido ao solo
concentração do herbicida na sol. solo
Fase aquosa
Kd  sorção
Solubilidade x Sorção
Koc = >300 l kg-1
Baixa
solubilidade
Solo
Fração mineral
+
Húmus
Fração Coloidal
Sw = 11,6 g l-1
O
HO P CH2 NH CH2 COOH
OH
H+
Ca2+
Al3+
Mg2+
H+
K+
Al3+
Mg2
Na2+
Ca2+
Alta
solubilidade
Al3+
K+
Mg2+
Ca2+
Na2+
H+
H+
Sorção
Dessorção
Ca2+
Mg2+
K+
H+
Solução do solo
Sorção em f (solubilidade)
Koc  sorção
Sw  sorção (Koc)
100000
Koc
1000
10
0,1
0,1
10
Solubility (mg/L)
1000
Sorção e teor de C orgânico (CO)
 Refere-se ao potencial de retenção normalizado
ao teor de CO do solo.
Kd
KOC =
(L kg-1)
Kd x 100
Teor de CO do solo (%)
 Por que?
Afinidade orgânico/orgânico
CO (%)
Sorção em f (profundidade)
Profundidade
(m)
Superfície
0,0 - 0,2
0,2 - 1,0
Subsuperfície
Aquífero
1,0 - 4,0
Aquífero
> 4,0
0
Fração sorvida
Degradação
 Refere-se à transformação na estrutura química da
molécula, resultando:
- Subprodutos (metabólitos) e/ou
- CO2 + água (mineralização)
 Pode ser:
Abiótica (química): fotólise, hidrólise, oxi-redução etc.
Biótica: metabolizado por microrganismos, plantas etc.
Degradação biótica
BIÓTICA: enzimas promovem a catálise da reação
- Normalmente, promove mudanças extensivas na
estrutura e nas propriedades toxicológicas dos
herbicidas (ativação ou detoxicação). Pode ser
causada por microrganismos, plantas e animais.
- Pode levar à completa mineralização do produto
Compostos
CO2, N, P, S e outros
Orgânicos
Compostos
Inorgânicos
Importante: promove a
“detoxicação” do ambiente
Condições necessárias à
biodegradação
•
Existir pelo menos 1 organismo capaz de produzir as
enzimas necessárias,
•
Este organismo precisa estar presente no local de ação,
•
O herbicida tem que estar acessível ao organismo,
•
Se a enzima de atuação inicial for extracelular, esta
precisa estar disponibilizada,
•
Se as enzimas forem intracelulares, o herbicida terá que
atravessar a parede celular do organismo,
•
As condições ambientais têm que serem favoráveis,
permitindo a proliferação dos organismos potencial/e
ativos.
ACLIMAÇÃO
Período prévio à degradação do
herbicida, em que nenhuma
transformação do produto é
observada. Também conhecido
como “período de adaptação” ou
“fase-lag”.
Importante: aumenta o período
de exposição do herbicida.
Atividade microbiana em f (temperatura)
Atividade microbiana (%)
15 oC
100
45 oC
80
60
40
20
0
20
40
60
80
100
120
Temperatura do solo (oC)
140
160
Atividade microbiana em f (umidade)
Atividade microbiana (aeróbica)
Alta
Baixa
0
20
40
60
80
Umidade (%)
100
Colonia
Filme de água
ÚMIDO
herbicida
SECO
Umidade/Sorção/Degradação
LA d
60
80
25 % cc
LA d
50 % cc
75 % cc
70
50
2 5 % cc
5 0 % cc
40
7 5 % cc
30
20
% aplicado
Mineralização (% aplicado)
90
60
50
40
30
20
10
10
0
0
2 ,4 - D
2,4-D
D iuro n
Diuron
2 ,4 - D
2 ,4 - D
2,4-D
e xtra íd o
s o rvid o
Extraído Sorvido
D iuro n
D iuro n
Diuron
e xtra íd o
s o rvid o
Extraído Sorvido
Dissipação
 Refere-se às frações “inativas” e/ou
“perdidas” da molécula, em formas distintas
àquelas da molécula original.
Abrange:
mineralização e degradação
resíduos ligados
absorção
volatilização
lixiviação
escoamento superficial
Formas de dissipação
Perda
100
CO2 + H20
Degradação
Res. ligados
0
Tempo (dias)
Dissipação
(% aplicado)
Meia-vida (t 1/2) de dissipação
C = C0 e-k t
Fração
(% do aplicado)
t1/2 = ln 2 .
k
1/2
perdido
t1/2
(meia-vida)
Tempo para 1/2 do aplicado ser dissipado
Tempo (dias)
Características desejáveis do
herbicida em relação à persistência
O herbicida tem que ser persistente o suficiente para
exercer sua função, mas não o bastante para
promover efeitos adversos e acumulativos no
ambiente!
Importância das formulações!
Degradação em f (sorção)
Meia vida (dias)
140
Flumetsulam
120
 Sorção   t1/2   persistência
100
80
60
40
20
0
0
0.2
0.4
0.6
Sorção (Kd)
0.8
1
1.2
Lehmann et al, 1992
EEFEITO DA SORÇÃO
Mineralização do diquat
Afeta a biodisponibilidade do herbicida
CO2 (CPM X 103)
SEM ARGILA
MONTMORILONITA
(baixa concentração)
MONTMORILONITA
(em excesso)
SEMANAS
Solo
Sol. solo
Dessorção
Tempo
Removidas
Dessorção
Biodisponibilidade simazina
Propriedades físico-químicas dos solos
Argila
Silte
Areia
Corg
%
%
%
%
BR-1
22
11
67
0,98
5,6
3,6
BR-2
40
8
52
1,34
5,5
4,0
US-1
4
3
93
0,95
6,3
0,7
US-2
19
56
25
2,26
6,3
3,6
HW-1
15
66
19
2,62
8,0
6,2
HW-2
*
*
*
*
5,5
1,0
Solo
* Amostra de solo em re-análise
pH
Kd
L kg-1
Dissipação da simazina
Simazina (% do aplicado)
100
Solos
BR-1
BR-2
US-1
US-2
HW-1
HW-2
80
60
20
0
20
40
60
Tempo (dias)
80
100
DT 50
.........................dias........................
40
0
t1/2
120
BR-1
30,4
21,3
BR-2
34,9
22,0
US-1
75,4
55,5
US-2
45,1
34,0
HW-1
4,1
1,0
HW-2
55,3
44,3
Envelhecimento da simazina
Valores de Kdap determinados para o herbicida simazina
nos diferentes períodos de incubação.
ap
Valores de Kd
Tempo
dias
BR-1
BR-2
US-1
US-2
HW-1
HW-2
....................................................... L kg-1 .......................................................
0
3,7
4,0
0,5
3,0
7,0
1,0
7
8,1
10,3
1,0
5,2
-
1,9
13
8,4
9,5
0,9
4,7
-
2,0
27
9,3
8,2
1,2
3,4
-
2,0
54
14,7
14,6
1,1
6,7
-
3,4
102
25,5
17,2
1,3
8,1
-
3,5
C-CO2 (% aplicado)
14
80
60
Biodegradação real (Pseudomonas)
40
0 dia
7 dias
14 dias
20
28 dias
55 dias
0
14
C-CO2 (% aplicado)
100
Solo HW-1
Solo HW-2
0 dia
80
7 dias
60
14 dias
28
dias
56
dias
40
20
0
0
30
60
90
Tempo (horas)
120
150 0
30
60
90
Tempo (horas)
120
150
Características do Plantio direto
 Plantio direto (ou cultivo mínimo) x Plantio
convencional
- Adotado com objetivo de reduzir erosão do solo
- Diminui o uso de herbicidas a longo prazo
- Maior teor de MO na superfície (até 1,5 cm)
(Sorção e atividade microbiana e a biomassa)
- Presença da palhada (restos culturais)
- Maior teor de água em superfície
-  Taxa de biodegradação dos herbicidas
Persistência (PD x PC)
Glifosato
CO2
t1/2min t1/2dis
Atividade microbiana
(nmol glicose g-1 h-1)
30
(%)
25
PD
PC
20
15
17,1
8,6
10
0
0
15
252
539
19
26
Diclosulam
PD
PC
5
............dias............
30
Dias
Days
45
60
PD
PC
13,9
11,2
67
87
Escoamento
Lixiviação X superficial
Contaminação de águas
Subsuperfície
Superfície
 Lixiviação: refere-se ao movimento vertical do
herbicida, pela ação da água.
 Escoa/o superficial: refere-se ao movimento
horizontal do herbicida, pela áção da água.
Em ambos os casos, o herbicida pode ser carreado:
- “livre” na solução do solo
- “sorvido” junto aos sedimentos
Parâmetros que sugerem lixiviação dos
herbicidas - contaminação de águas
Parâmetros
Critérios
 Dissipação no campo (t1/2):
 Metabolismo no solo (t1/2):
> 2-3 semanas
> 2-3 semanas
 Hidrólise (t1/2):
 Fotólise (t1/2):
 Sorção no solo (Kd):
> 25 semanas
> 1 semana
< 5 (normal/e <1-2 ml/g)
 Sorção no solo (Koc):
 Constande de Henry
 Solubilidade em água:
< 300-500 ml/g carbono
< 10-2 atm-m3/mol
> 30 ppm
Natureza dos Solos
Coleção de agregados conectados
Agregados do solo
Natureza dos Solos
Coleção de agregados conectados
Escoamento superficial
(erosão)
Impedimento
da infiltração
Lixiviação
Lixiviação em f (sorção)
1
0,8
Imazaquin leaching (% of applied)
(% aplicado)
Lixiviação
100
0,6
0,4
y = -3.3 + 113.5 e
R2 = 0.85
-x
80
60
40
20
0,2
0
0
2
4
6
8
-1
Kd values (L kg )
0
0
20
40
60
Sorção (%)
80
100
Lixiviação x Escoamento
superficial
2
(% aplicado)
Escoamento superficial
Limite de evento catastrófico
Sorção
1,6
Lixiviação
Escoament
o
Superficial
1,2
0,8
0,4
0
0
20
40
60
Lixiviação (%)
80
100
Comercialização de herbicidas no
Estado do Paraná
Miriam Inoue/Rubem Silvério - UEM
- Ano da coleta dos dados: 2000
- Herbicida comercializado: 15283,2 ton de i.a.
(68% total de herbicidas)
- Áreas milho e soja: 2,79 e 2,78 milhões de ha
- Parâmetros levantados (mobilidade): Koc e t1/2
Comercialização de herbicidas no Paraná
Herbicida
Glifosato
Atrazina
2,4-D
Sulfosate
Simazina
Trifluralina
MSMA
Metolaclor
Diuron
Ametrina
Paraquat
Alaclor
Bentazon
Imazaquin
Acetoclor
Cloransulam-metil
Fomesafen
Outros
Total comercializado
ton i.a.
%
4562
3076
1659
632
568
551
437
388
362
300
236
198
126
119
98
89
86
932
29,8
20,1
10,9
4,1
3,7
3,6
2,6
2,5
2,4
2,0
1,5
1,3
0,8
0,8
0,6
0,6
0,6
6,1
60,8 %
Critérios de mobilidade:
 GUS (Groundwater Ubiquity Score)
GUS = log t1/2 (4 - log Koc)
- GUS < 1,8 - não lixiviável
- GUS > 2,8 - lixiviável
- 1,8 < GUS < 2,8 - intermediário
Critérios para mobilidade:
 CDFA (California Dep. of Food and Agric.)
Koc < 512 L kg-1 e t1/2 > 11 dias - lixiviável
 Cohen et al. (1984)
Koc < 300 L kg-1 e t1/2 > 21 dias - lixiviável
Koc > 500 L kg-1 e t1/2 < 14 dias - não lixiviável
Mobilidade dos herbicidas
Herbicidas
Glifosato
Atrazina
2,4-D
Sulfosate
Simazina
Trifluralina
MSMA
Metolaclor
Diuron
Koc
t1/2
GUS
24000
100
60
57000
<97
7000
7000
200
480
47
60
10
22
45
185
195
90
NL
L
IN
NL
IN
NL
NL
L
IN
CDFA Cohen
L
L
L
L
L
L
L
-
Mobilidade dos herbicidas
Herbicidas
Koc
t1/2
Ametrina
300
60
Paraquat
1000000 1000
Alaclor
124
80
Bentazon
34
20
Imazaquin
20
60
Acetoclor
55
20
Cloransulan-m 485
9
Fomesafen
60 100
GUS
IN
NL
L
L
L
L
NL
L
CDFA Cohen
L
L
L
L
L
L
L
L
L
L
Critérios para escoamento
superficial:
 Goss (1992)
- Koc ≥ 1000 e t1/2 ≥ 40 dias
- Koc ≥ 500, t1/2 ≥ 40 dias e Sw ≤ 0,5 mg l-1
- Transporte associado a sedimentos
 Leonard (1990)
- Sw > 30 mg l-1
- chuva logo após aplicação (> 10 mm, 14 d)
- Transporte “livre” em solução (na água)
Escoamento dos herbicidas
Herbicidas
Glifosato
Atrazina
2,4-D
Sulfosate
Simazina
Trifluralina
MSMA
Metolaclor
Diuron
Koc
24000
100
60
57000
<97
7000
7000
200
480
t1/2
47
60
10
22
45
185
195
90
Sw (mg l )
11600
33
890-45000
6,2
0,22
488
42
-1
Goss
ES
ES
ES
ES
ES
Escoamento dos herbicidas
Herbicidas
Koc
t1/2
Ametrina
300
Paraquat
1000000
Alaclor
124
Bentazon
34
Imazaquin
20
Acetoclor
55
Cloransulam-m 485
Fomesafen
60
60
1000
80
20
60
20
9
100
Sw
(mg l-1)
200
700000
170
60
233
3
50
Goss
ES
ES
-
Fatores que afetam o escoamento
superficial dos herbicidas
 Climáticos:
- Intervalo de chuva em relação à aplicação:
- Intensidade de chuva: chuva > infiltração
- Duração da chuva: lavagem folhas e lixiviação
- Tempo de ocorrência da erosão: antes,  escoa/o
Fatores que afetam o escoamento
superficial dos herbicidas
 Solo:
- Textura e mat.orgânica: solo com text. fina:
 infiltração,  tempo para escoa/o e  escoa/o
- Compactação:  infiltração,  tempo e  escoa/o
- Teor de água:  tempo,  escoa/o
- Declividade:  erosão,  escoa/o
- Grau de agregação: melhor,  infiltr.,  escoa/o
Fatores que afetam o escoamento
superficial dos herbicidas
 Pesticida:
- Solubilidade:  lixiviação e  escoa/o
- Sorção:  lixiviação e  escoa/o
- Persistência:  tempo de residência,  escoa/o
- Formulação: Pó molhavel, líquida > granular
- Dose de aplicação:  escoa/o
- Local de aplicação: incorporação  escoa/o
Fatores que afetam o escoamento
superficial dos herbicidas
 Práticas de manejo
- Controle da erosão:  transporte,  escoa/o
- Restos culturais:
 tempo,  vol. água,  erosão,  escoa/o
 Sw, chuva intensa, lavagem direto,  escoa/o
- Linhas de contorno vegetada:  infilt., deposição
de sedi/os,  erosão,  escoa/o
- Plantio direto:  escoa/o
Plantio convencional e
Qualidade da água
 Aração:
- Destrói os macroporos “ativos” ( fluxo preferencial)
- Altera suas propriedades (tortuosidade e continuidade)
- Altera propriedades do solo (condutividade hidráulica)
-  tempo de percolação (redistribuição às paredes)
-  lixiviação e  escoa/o superficial
Plantio direto e
Qualidade da água
 Plantio direto: proporciona [herbicidas] em águas
percoladas, rasas e de drenagem.
- Mantém integridade dos macroporos
- Presença da palhada:  impacto da gota
-  tempo de percolação (+ rápido o fluxo)
-  lixiviação e  escoa/o superficial
Plantio direto e
Qualidade da água
 Casos contrários:  escoa/o superficial
- Moléculas com  Sw (> 30 mg l-1)
- Aplicadas sobre os restos culturais (palha)
- Ocorrência de chuva logo após a aplicação (14 d)
- Chuvas intensas
-  teor de água no solo
-  taxa de infiltração (compactação ou solo argiloso)
Conclusões:
 Necessidade de estabelecer a persistência (t1/2) e a
sorção (Kd) dos herbicidas sob condições brasileiras de
clima e solo,
 Necessidade de monitorar a qualidade da água (sub e
superficial), devido ao uso intenso de herbicidas,
 No Brasil: 60 % de latossolos (> 4 m de prof.), chuvas
intensas e menor duração da palhada (Cerrados) 
maiores cuidados com problemas de erosão e
escoamento superficial