Simulação numérica da dispersão advecção de pesticidas no solo sob efeito da temperatura.

É apresentado um modelo de dispersão-advecção de evolução unidimensional que simula a lixiviação de pesticidas em lisímetros ou colunas de solo sob efeito da temperatura média diária do perfil do solo. O modelo matemático e todo o seu conjunto de hipóteses será denominado DAPESTE. Nas simulações numéricas do modelo DAPESTE serão utilizados o método dos elementos finitos para a semi-discretização da variável espacial e o método de Eüler regressivo para a discretização da variável temporal. Serão utilizados métodos de elementos finitos apropriados para problemas de dispersão-advecção nos quais o transporte advectivo predomina sobre o transporte dispersivo. O modelo DAPESTE supõe que as difusividades do pesticida nas fases gasosa e aquosa do solo dependem da temperatura média diária do solo a qual varia periodicamente com a profundidade e com o tempo. O coeficiente de dispersão hidrodinâmico do modelo DAPESTE dependerá da temperatura do solo. O coeficiente de partição água-ar, variando com a temperatura, será determinado pela equação de Clausius-Clapeyron. A equação de van?t Ho® será usada para determinar o coeficiente de sorção do pesticida no solo como função da temperatura. Com a equação de Arrhenius será estimado o efeito da temperatura na taxa de degradação do pesticida. Estas relações de dependência entre os parâmetros do modelo e a temperatura do solo auxiliam sobremaneira na compreensão do destino de pesticidas no solo sob diferentes cenários de temperaturas médias diárias, especialmente a meia vida do pesticida e a concentração lixiviada no perfil do solo.

Caracterização de bactérias e fungos envolvidos na degradação de sulfentrazona em solos.

2008

Estudo sobre a biodegradação do herbicida trufluralina por bactérias isoladas de solo agrícola e proposta metodológica para o ensino de biodegradação

Trifluralina (a, a, a,trifluoro-2,6-dinitro-N, N-dipropil-p-toluidina) (TFL) é um herbicida pré-emergente, incorporado ao solo que tem sido usado na agricultura desde a década de sessenta; ele é moderadamente persistente em vários tipos de solos do Brasil. O objetivo deste estudo foi isolar - de um solo agrícola contaminado por quatro décadas - e caracterizar bactérias resistentes a TFL, determinar suas habilidades em degradar a TFL, investigar a presença de gens degardadores que possam estar envolvidos na degradação da TFL e propor um método de ensino teórico prático sobre a biodegradação, para cursos de graduação. Oito bactérias foram isoladas, pela técnica de subculturas repetidas em meio contendo TFL como única fonte de carbono, e identificadas, pelo método bioquímico e seqüenciamento do rDNA 16S como Klebsiella oxytoca, Herbaspirillum seropedicae, 3 strains of Bacillus simplex, 2 de Pseudomonas montelli e uma outra Pseudomonas sp. Uma terceira bactéria (iaolado #9), não identificada, que crescia ao redor de cristais de TFL em meio sólido, foi isolada; esta é uma técnica nova que poderá ser útil no isolamento de bactérias que são resistentes a outros compostos pouco solúveis em água. Todas as bactérias isoladas foram submetidas ao teste de biodegradação, em um meio contendo sais minerais, 0,1% succinato, 0,1 % de extrato de leveduras e 50 mg. L-1 de TFL Cinco bactérias reduziram a concentração de TFL no meio, após trinta dias de incubação: Klebsiella oxytoca (24,6 %), Herbaspirillum seropedicae (16,4 %), Bacillus simplex 2 (25.0 %), Bacillus simplex 3 (16.0 %) e isolado 9 (21.0 %). Uma bactéria conhecida como degradadora da TFL, Brevundimonas diminuta (NCIMB 10329) degradou a TFL, neste meio, de maneira semelhantes ao das bactérias isoladas. Os DNAs extraídos das quatro bactérias identificadas degradadoras da TFL, foram sondados para os gens catbólicos ndoB, todC, xylX, catA e xylE, os quais codificam as enzimas naftaleno 1,2-dioxigenase, toluene dioxigenase, toluate 1,2-dioxigenase, catecol 1,2-dioxigenase e catecol 2,3-dioxigenase, respectivamente. Técnicas de PCR e hibridização demonstraram que os DNAs de todas estas quatro bactérias foram fortemente hibridizadas para o gen ndoB, contudo, usando a técnica de ¨zonas claras¨, observou-se que nenhuma delas degradou naftaleno. Estes resultados indicam a presença de gens dioxigenases, nestas bactérias degradadoras da TFL, que poderiam estar transformando a TFL como substrato principal, ou como cometabolismo. O conhecimento sobre processos de biodegradação é necessário para os graduados dos cursos de agronomia, química, biologia, tecnologia de alimentos, etc. Neste trabalho, também, propomos o estudo teórico e prático da compostagem o qual estimula o interesse dos estudantes em aprender sobre o metabolismo envolvido neste, e em outros, processos biotecnológicos.

Análise da alteração do uso do solo em bacias hidrográficas

O planejamento dos recursos hídricos é uma tarefa complexa pois trata diretamente dos interesses de diversos setores da sociedade e gera freqüentemente conflitos pelo uso. Em se tratando de bacias hidrográficas esta relação de interesses se mostra bastante latente pois verifica-se toda a sorte de atividades humanas que se distribuem no espaço, ao mesmo tempo em que se observa o declínio dos recursos ambientais. Assim sendo torna-se evidente a necessidade de se compreender as inter-relações entre as forças que estimulam o processo produtivo na bacia hidrográfica. A tarefa exige um estudo mais amplo da bacia, no qual se considere as relações entre as diversas ações empreendidas pelo homem nesta unidade do espaço geográfico. Neste sentido a alteração do uso do solo se apresenta como um indicador das principais forças que promovem o desenvolvimento de uma região. Compreender como se dá este processo e capturar o padrão de evolução destas atividades no espaço da bacia significa, dentro do contexto dos recursos hídricos, possibilitar um melhor planejamento e gerenciamento das águas, tanto no aspecto qualitativo quanto quantitativo. Esta dissertação discute uma metodologia para simular o padrão de alteração de classes de uso do solo em uma bacia hidrográfica de médio porte. Para isso foram utilizadas técnicas de geoprocessamento, sensoriamento remoto e modelagem matemática. Foram considerados agentes motivadores da alteração do uso do solo a declividade do terreno e as distâncias das rodovias, dos centros urbanos e dos cursos d’água. Os resultados obtidos mostraram que a bacia de estudo avança no sentido de uma ação de degradação cada vez mais intensa em algumas regiões, caracterizada pela ocupação de áreas nativas e pela provável remoção da mata ciliar ao longo dos cursos d’água. Observou-se também que existe uma inércia maior com relação às alterações justamente nas regiões mais afastadas do centro urbano e das rodovias federais.

Comportamento de um solo colapsível artificialmente cimentado

Esta tese apresenta duas técnicas diferentes de preparação de amostras para produzir corpos-de-prova “ideais”, i.e. amostras artificialmente moldadas nas condições desejadas. O desafio fundamental da moldagem de amostras altamente colapsíveis cimentadas artificialmente é conservar a estrutura porosa com elevado índice de vazios enquanto ocorre a cura do cimento. Na primeira técnica isto é alcançado acrescentandose partículas de poliestireno expandido à mistura de solo. A segunda técnica utiliza duas etapas de preparo de forma que a cura parcial do cimento da primeira etapa de mistura já aconteceu quando a segunda etapa for realizada. Ambas as técnicas são utilizadas para produzir amostras colapsíveis que imitam o comportamento de solos altamente colapsíveis naturais. Ao mesmo tempo, as técnicas permitem a variação controlada dos parâmetros fundamentais que podem influenciar comportamento de colapso do solo. O trabalho apresentado nesta tese analisou os parâmetros que caracterizam e controlam o comportamento mecânico de solos colapsíveis. O programa experimental foi executado em amostras colapsíveis cimentadas artificialmente que possuem as características físicas mais relevantes de solos colapsíveis naturais: elevado índice de vazios, baixo nível de cimentação e condições não saturadas antes da inundação. O programa de laboratório foi fundamentado em ensaios de compressão não confinada, ensaios de condutividade hidráulica, testes para obtenção da curva característica do solo, análises de microscopia ótica, ensaios de cisalhamento direto, ensaios triaxiais, ensaios edométricos convencionais e com sucção controlada e ensaio de compressão isotrópica com controle de sucção Com base nos resultados experimentais, foi possível observar a importante influência do índice de vazios inicial e do teor de adição de cimento no processo de degradação da cimentação (desestruturação do solo) e no fenômeno de colapso por inundação. Isto é importante para se compreender o comportamento mecânico fundamental de solos colapsíveis cimentados e permitir o desenvolvimento de modelos constitutivos apropriados. É apresentado um modelo constitutivo (Wheeler, 2004) baseado em solos não saturados incluindo o efeito de cimentação (bonding) e o processo de desestruturação do solo. O modelo sugerido foi analisado qualitativamente com base nos resultados obtidos do programa experimental.

Processos de degradação e regeneração da vegetação campestre do entorno de areais do sudoeste do Rio Grande do Sul

No Sudoeste do Rio Grande do Sul ocorrem manchas de substrato arenoso sem cobertura vegetal, conhecidos regionalmente como areais. A tese reexamina o problema e suas causas, enfatizando o papel da vegetação natural e propondo estratégias para a revegetação e prevenção à arenização em sistemas pastoris. Evidências foram obtidas em levantamentos e experimento avaliando processos de degradação e regeneração da vegetação campestre do entorno de areais. Levantamento da vegetação, realizado em 41 parcelas de 4,5 x 9,0 m na borda de 11 areais indicou a existência de dois tipos de comunidades. Areais de Manoel Viana e aqueles usados pelo gado em São Francisco de Assis, com alto percentual de substrato exposto, são caracterizados principalmente por Elyonurus sp., Axonopus pressus e Butia paraguayensis. Areais de Alegrete e aqueles excluídos de pastejo em São Francisco de Assis, com menor percentual de substrato exposto, são caracterizados principalmente por Andropogon lateralis e Aristida laevis. Foi também avaliada a dinâmica da vegetação em gradientes de arenização, usando quadros (0,25 m2) contíguos em 16 transecções de 10 m localizadas em cinco areais. A dinâmica da vegetação foi associada ao uso das áreas pelo gado, pois houve aumento, após 14 meses, de substrato exposto em comunidades de areais sob pastoreio, enquanto que aquelas sem gado apresentaram uma dinâmica espacial-temporal de maior estabilidade da cobertura vegetal. Um experimento foi realizado para avaliar, durante 8 meses, o efeito de níveis controlados de soterramento por areia (0, 5, 10 e 20 cm) em comunidades do entorno de dois areais sob pastoreio. Comunidades caracterizadas por Elyonurus sp. e Axonopus pressus foram mais tolerantes ao soterramento. As evidências indicam que a exclusão do gado de areais pode ser uma alternativa eficaz para a revegetação de areais por espécies das comunidades naturais do entorno. Ademais, a arenização pode ser prevenida pelo uso adequado dos campos que mantenha a cobertura vegetal natural protegendo o solo dos processos erosivos hídrico e eólico.

Avaliação de características morfométricas na relação solo-superfície da Bacia Hidrográfica do Córrego Rico, Jaboticabal (SP)

Com a análise das características morfométricas procura-se entender a relação solo-superfície, em decorrência dos processos erosivos sobre estruturas e litologias variadas. Neste trabalho, objetivou-se avaliar as características morfométricas do padrão de drenagem e do relevo em microbacias hidrográficas de 2ª ordem de magnitude, em Latossolo Vermelho-Escuro e Argissolo Vermelho-Amarelo, com vistas ao planejamento agroambiental da Bacia Hidrográfica do Córrego Rico, município de Jaboticabal, SP. O estudo foi baseado em fotografias aéreas, pancromáticas, verticais na escala 1:35.000 da região administrativa de Ribeirão Preto. Com técnicas de fotointerpretação, foram traçadas a rede de drenagem e respectivas microbacias hidrográficas, onde as variáveis selecionadas foram determinadas. As classes de risco de degradação, resultando no uso potencial do solo, foram determinadas de acordo com o coeficiente de rugosidade. As características do padrão de drenagem e do relevo repercutiram no comportamento hidrológico e litológico das microbacias hidrográficas, possibilitando a diferenciação entre as unidades de solos. A densidade de drenagem e a amplitude altimétrica foram as características que mais contribuíram para o poder discriminatório na relação solo-superfície. Na análise conjunta do potencial de uso do solo, verificou-se, principalmente, adequação para agricultura nos Latossolos e pecuária e, ou, reflorestamento nos Argissolos.

Alteração da qualidade do solo em zona ripária sob diferentes usos: potencial de poluição para um manancial tropical

The demographic growth press environments that are more susceptible to perturbations, like riparian areas, without knowing about the effects of replacing these natural environments by different land uses on soil quality and, consequently, on watershed. The study of soil quality has evolved as an important tool for soil sustainable management of this component of the biosphere that affects aquatic and terrestrial ecosystems functions. Thus, physical and chemical soil proprieties were measured to assess soil quality under different land uses (agricultural, pasture, urban, industrial and natural vegetation,) in the riparian zone of Extremoz Lake, an important human water source, evaluating whether the soil offers potential risk to water pollution. Data were subjected to descriptive statistics and Principal Component Analysis (PCA). The results showed negative changes in soil quality such as alkalinization and increase in P, Pb, Mn and Zn contents in most anthropized areas. The sandy texture and low organic matter content in all soils showed the fragility of the soil to erosion and leaching of elements in excess to water bodies, evidencing that this soils has potential to diffuse contaminants. Conservative management of soil is necessary to provide an adequate ecological state in riparian zones of the Extremoz Lake, thus allowing controlling and buffering diffuse sources of pollution to this important water supply source

Degradação ambiental da bacia hidrográfica do rio Uberaba: uma abordagem metodológica

O presente estudo trata da avaliação da degradação ambiental da bacia do Rio Uberaba, situada no triângulo mineiro, com área de 241.904,30 ha, abrangendo os municípios de Uberaba, Veríssimo, Conceição das Alagoas e pequena porção de Planura. Neste estudo, foi produzido o mapa de degradação ambiental contendo quatro níveis: baixo, moderado, acentuado e severo. Os parâmetros utilizados nesta avaliação foram: vegetação, topografia, solo/geologia, potencial natural de erosão, mecanização, área agrícola, densidade populacional, pecuarização e área de conflito, aos quais foram atribuídos pesos. Para o nível de degradação “baixo”, foram definidos valores ≤ 13 pontos. Para o nível “moderado”, valores situados no intervalo de 14 a 16. Entre 17 e 19 pontos para o nível “acentuado”, e o nível “severo” com valores ≥ 20 pontos. Este estudo consolida as consequências do uso inadequado das terras, não respeitando a sua aptidão natural. As áreas com nível moderado de degradação representam 47%, áreas de nível acentuado (48%), e severo (4%) representam 52%, o que revela indício muito forte no avanço da destruição dos recursos naturais. As áreas classificadas com nível baixo representam apenas 1%, bastante inexpressiva, destacando o descaso na preservação dos recursos naturais.

Sobrevivência de fungos fitopatogênicos habitantes do solo, em microcosmo, simulando solarização com prévia incorporação de materiais orgânicos

Os fungos fitopatogênicos habitantes do solo podem sobreviver por vários anos nesse ambiente por meio de estruturas de resistência, causando perdas em muitas culturas, por vezes, inviabilizando o pleno aproveitamento de vastas áreas agrícolas. O uso de materiais orgânicos no solo consorciado com a técnica de solarização propicia a retenção de compostos voláteis fungitóxicos emanados da rápida degradação dos materiais e que são letais a vários fitopatógenos. O objetivo deste experimento foi à prospecção de novos materiais orgânicos que produzissem voláteis fungitóxicos capazes de controlar fungos fitopatogênicos habitantes do solo, em condições de associação com a simulação da técnica de solarização (microcosmo). Portanto, o presente trabalho consistiu de seis tratamentos (Solarizado; Solarizado+Brócolos; Solarizado+Eucalipto; Solarizado+Mamona; Solarizado+Mandioca e Laboratório) e cinco períodos (0, 7, 14, 21 e 28 dias) para avaliar a sobrevivência de quatro fungos de solo (Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici Raça 2; Macrophomina phaseolina; Rhizoctonia solani AG-4 HGI e Sclerotium rolfsii). em cada uma das duas câmaras de vidro (microcosmo) por dia avaliado continha uma bolsa de náilon contendo as estruturas de resistência de cada fitopatógeno. Estruturas dos fitopatógenos foram mantidas também em condições de laboratório como referencial de controle. Todos os materiais quando associados à simulação da solarização propiciaram o controle de todos os fitopatógenos estudados, entretanto, foi observado variação no controle dos fungos. O tratamento que apenas simulou a solarização não controlou nenhum fitopatógeno.

Avaliação da decomposição de plantas aquáticas no solo através da liberação de CO2

O objetivo deste trabalho foi avaliar a decomposição de três espécies de plantas aquáticas imersas, incorporadas ao solo, provenientes do controle mecânico, em reservatórios de usinas hidrelétricas. O estudo foi realizado em casa de vegetação, localizada no Núcleo de Pesquisas Avançadas em Matologia (NUPAM) da FCA/Unesp-Botucatu. A avaliação foi conduzida em vasos contendo 14 kg de solo, com três incorporações de 50 e 100 t MF de plantas ha-1, sob duas condições de solo: seco e úmido. Com a simulação de descarte da biomassa coletada e incorporada ao solo, pôde-se conhecer, através da liberação de CO2, a degradação de três espécies de macrófitas aquáticas submersas. Para quantificação do CO2 liberado, em cada vaso foi acondicionado um frasco com solução de NaOH, sendo, logo após, lacrados e incubados por 24 horas; em seguida, foram titulados com HCl. Para ajuste e interpolação dos dados, estes foram analisados seguindo modelo de Mitscherlich, com algumas modificações. As liberações acumuladas em solo úmido foram de 1.294 e 1.582 kg CO2 ha-1, sendo 6,2 e 5,6 vezes superiores ao ocorrido em solo seco, para 50 e 100 t MF ha-1, respectivamente, observando-se que cerca de 55% da liberação de CO2 ocorreu nos primeiros 30 dias. Pode-se concluir que o solo seco é a melhor condição para descarte e incorporação da biomassa, porém deverá existir um sistema de irrigação para que o processo de degradação da biomassa incorporada seja acelerado.

Estudo da decomposição de plantas aquáticas em função das quantidades depositadas, da umidade e do tipo de disposição no solo

Um estudo foi realizado com a finalidade de avaliar a decomposição da biomassa de plantas aquáticas, incorporadas ou não ao solo, provenientes do controle mecânico, no reservatório da UHE Americana. O ensaio foi realizado em casa de vegetação, localizada no Núcleo de Pesquisas Avançadas em Matologia (NUPAM) da FCA/Unesp-Botucatu. A avaliação foi conduzida em vasos contendo 14 kg de solo, simulando descartes de 50, 100, 150 e 200 t MF de plantas ha-1 e avaliando o processo de decomposição através da liberação de CO2, divididos em duas etapas: a primeira em solo seco e, a segunda, na seqüência, com o solo úmido. A quantificação do CO2 liberado foi realizada através de titulação de solução adicionada ao processo de incubação de 24 horas dos vasos. Os dados foram interpolados e analisados seguindo modelo de Mitscherlich, com algumas modificações. Na primeira etapa, foi observada uma rápida liberação de CO2 até o décimo dia, seguida de estabilização. O maior teor de CO2 liberado foi observado no tratamento com descarte de 200 t MF ha-1 incorporado ao solo. Os dados avaliados durante a segunda fase do ensaio representaram uma maior linearidade no processo de liberação de CO2, indicando um período mais longo do processo de degradação da biomassa descartada.

Avaliação da degradação de macrófitas aquáticas descartadas em ambiente protegido

Com o intuito de buscar informações sobre a degradação de macrófitas aquáticas descartadas em pilhas, após ações do controle mecânico, foi conduzido um experimento no Departamento de Recursos Naturais - Ciências Ambientais, UNESP, campus de Botucatu-SP. Para atender o objetivo proposto, foram montadas pilhas com volume de 2,25 m³, compostas, principalmente, por três espécies de macrófitas, retiradas do reservatório da UHE Americana/SP. Foram coletadas amostras na montagem das pilhas, aos 15, 30, 60 e 90 dias, para o acompanhamento da temperatura da pilha e do pH do material orgânico durante o processo, além de uma análise química do composto ao final dos 90 dias. Os tratamentos foram: T1 - somente plantas aquáticas e revolvimento da pilha a cada sete dias; T2 - somente plantas aquáticas e revolvimento a cada quatro dias; T3 - plantas aquáticas + permagel, com revolvimento a cada sete dias; e T4 - plantas aquáticas + permagel e revolvimento a cada quatro dias. Utilizou-se o delineamento estatístico inteiramente casualizado, sendo a análise estatística realizada para coleta aos 90 dias, empregando o programa SISVAR. Concluiu-se que os resultados de macro e micronutrientes, temperatura, umidade, pH, relação C/N e redução do volume das pilhas foram semelhantes aos observados quando se procedeu ao descarte em pilhas com volume de 4,5 m³ sobre o solo.

Uso e ocupação do solo e a concentração de metais pesados no sedimento e na água: bacia do rio Pitimbu

The accelerated growth of urban regions have produced relevant effects on water resources. Urban regions need an adequate institutional structure that can be able to face environmental demands and the adverse effects of land use on water resources. This study aims at analysing land use effects on heavy metals concentration in sediments and water, as well as making a comparative analysis involving water physical-chemical parameters. Applied methodology included both in loco water parameters measurement and water and bed sediment sampling at 8 sections along the fluvial system. Sample analysis was performed in laboratory in order to measure heavy metal concentrations. It was measured metal concentrations of Al, Cu, Pb, Cd, Fe, Ni and Zn. Once the samples were subjected to acid digestion (method 3050B), concentration values were measured by using atomic absorption spectrometry by flame (ICP-FLAA). The analysis results were compared with normative reference, these standards is intended to assess the risks of toxic substances in sediment and water management programs. The normative reference used in this work were: a) Ontario Ministry of the Environment and Energy (OMEE, 1993) b) Normative Netherlands (VROM, 2000); c) Normative Canadian (CCME, 1999); d) United States Environmental Protection Agency (USEPA, 1977), e) CONAMA Resolution No. 344/2004; f) CONAMA Resolution No. 357/2005. The high concentrations of iron (38,750 mg.g-1), Lead (1100 mg.g-1), Nickel (100 μg.g-1) and zinc (180 μg.g-1) detected sediments confirm the state of degradation of the aquatic system. Iron concentrations (1.08 mg.L-1), Aluminum (0.6 mg.L-1) and phosphorus (0.05 mg.L-1) present in the water are outside the established standards for human consumption

Análise do uso e ocupação do solo das margens de um reservatório e a sua influência na qualidade da água

The building of water reservoirs has become a solution for water scarcity of the semiarid regions, however, the land use and occupation near the margins of the reservoirs have been causing serious damage to water quality, harming their use. This paper aims to analyze the land use and occupation in the margins of the Northeast reservoir and evaluate their influence on the water quality, to identify the areas and activities that represent an higher risk of contamination to the reservoir. The study was conducted at the reservoir Dourado, located in the city of Currais Novos - RN, during the period from August 2012 to February 2013. Were defined six areas regarding the land use and occupation, then, Water samples were collected from the margins in these areas for the characterization of water quality. The results showed that almost all Permanent Preservation Areas (PPA) from the reservoir is degraded, increasing the susceptibility of large input of nutrients and contaminants loads. The water reservoir showed low quality, being with strong evidence of eutrophication due to the nutrient accumulation arising from the activities surrounding the reservoir, mainly from agriculture and Livestock. The Areas 1 and 2 are the areas that present a greater risk of reservoir degradation, because are the possible major sources of nutrients (phosphorus total, orthophosphate and nitrate), however, due to the small size of the reservoir, any compound that reaches its margins ultimately affects the water quality of the same