Processos Oxidativos Avançados para Remediação de Águas Contaminadas por Pesticidas

Este trabalho teve como objectivo inicial o estudo de processos oxidativos avançados de forma a remediar e tratar águas contaminadas por pesticidas. No entanto, ao longo do trabalho experimental, constatou-se que os produtos resultantes da degradação de pesticidas são muitas vezes mais tóxicos do que os compostos que lhes deram origem e que, por isso, degradar um composto nem sempre é o melhor para o ambiente. Assim, neste trabalho, procurou-se estudar o processo de degradação com o objectivo de minimizar o impacto ambiental dos pesticidas na água e no ambiente em geral. A parte experimental deste trabalho foi dividida em duas etapas, sendo que, em ambas, a voltametria de onda quadrada e a espectrofotometria de UV/Vis foram os métodos de análise utilizados, para acompanhar o processo de fotodegradação. Na primeira etapa estudou-se a relação entre a estrutura química dos pesticidas MCPA, MCPP, 2.4-D e Dicloroprop e a sua fotodegradação. Soluções aquosas dos pesticidas enunciados foram submetidas a irradiação UV/vis, com incrementos variáveis de tempo de irradiação. Os resultados obtidos, nesta etapa, permitiram constatar diferenças na percentagem de degradação dos diferentes pesticidas. Dos pesticidas estudados verificou-se uma maior fotodegradação para o MCPA e MCPP seguido do Dicloroprop e finalmente o 2.4-D que se degradou menos. Os dados obtidos sugerem que a fotodegradação destes pesticidas está intimamente ligada com a estrutura das moléculas. A presença de um maior número de grupos cloro ligados ao anel aromático nos pesticidas 2,4-D e Dicloroprop faz com que estes sejam mais estáveis e por isso se degradam menos que o MCPA e o MCPP. Por outro lado, o facto de o 2,4-D apresentar um potencial de oxidação mais elevado do que o Dicloroprop, faz com que este seja mais difícil de degradar, o que justifica a diferença entre os dois. Desta forma, foi possível concluir que a estrutura dos pesticidas condiciona o processo de degradação, como esperado. Na segunda etapa, estudou-se a estabilização dos pesticidas MCPA e MCPP após encapsulação, com 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina (HP-β-CD), em água desionizada e em água do rio. Para tal, submeteram-se as soluções aquosas dos pesticidas com e sem ciclodextrina, a irradiação UV/vis, também com incrementos variáveis de tempo. No caso do MCPA verificou-se que, tanto para água desionizada como para água do rio, que este herbicida encapsulado se degrada bastante menos do que o MCPA livre. O encapsulamento permitiu reduzir quase para metade a taxa de fotodegradação. Assim, confirmou-se que a HP-β-CD permite estabilizar este pesticida, tornando-o mais resistente à fotodegradação. Desta forma, originam-se menos produtos de degradação, os quais podem ser mais tóxicos, e reduz-se de o impacto ambiental deste herbicida. Verificou-se também que o MCPA livre se degrada mais em água do rio do que em água desionizada, provavelmente devido à matéria orgânica presente nesta água, que promove o processo de degradação. No que respeita ao MCPP também se constatou que este herbicida se degrada menos encapsulado do que livre, em água desionizada e em água do rio. Neste caso, conseguiu-se reduzir pouco a taxa de fotodegradação, mas, ainda assim se verifica uma estabilização deste pesticida através do encapsulamento. No entanto, tornou-se mais evidente a estabilização do MCPP após encapsulação em água do rio, já que apresenta uma taxa de fotodegradação menor. Este facto demonstra que a HP-β-CD permite estabilizar também este pesticida, tornando-o mais resistente à fotodegradação, e reduzindo seu impacto ambiental.

Fotodegradação de pesticidas: caso do fenarimol

Tese dout. em Química, Unidade de Ciências Exactas e Humanas, Univ. do Algarve, 1997

Dinâmica populacional da mosca-doschifres como ferramenta de predição da fixação da resistência a pesticidas.

Buscando-se estabelecer a dinâmica populacional da mosca-dos-chifres foi realizado o acompanhamento de dois rebanhos bovinos estabelecidos em regiões climáticas contrastantes, o que possibilitou identificar que além da temperatura e da precipitação, o número de dias de chuva apresenta influência direta na infestação sobre os animais e que sob as condições climáticas do trópico úmido, a mosca-dos-chifres tem a capacidade de produzir até cerca de 15 gerações anuais. Tais informações, associadas a realização de testes diagnósticos da resistência a pesticidas, tornam-se relevantes na elaboração de estratégias de controle para as populações da mosca-dos-chifres, uma vez que a capacidade anual da espécie em gerar descendentes no Brasil mostra-se favorável à rápida seleção de indivíduos resistentes as bases utilizadas em seu controle.

Resistência aos pesticidas piretróides em populações de Rhipicephalus microplus e aos piretróides e organofosforados em Haematobia irritans colhidas em rebanhos de corte no Estado de São Paulo.

A crescente resistência aos pesticidas em populações do carrapato Rhipicephalus microplus e da mosca-dos-chifres Haematobia irritans tem provocado prejuízos aos pecuaristas do Brasil. Testes fenotípicos, que detectam a suscetibilidade de diferentes populações desses parasitas a vários pesticidas estão disponíveis e deveriam ser usados com maior frequência, como critério na seleção de bases com melhor eficácia. Testes que detectam mutações específicas devido ao uso de pesticidas piretroides e organofosforados foram recentemente desenvolvidos e servem para monitorar a ocorrência de altos níveis de resistência, tendo em vista que a resistência ocorre somente em parasitas submetidos a tratamentos constantes com o mesmo princípio químico. Assim neste experimento foi investigado o uso dos pesticidas nas fazendas de gado de corte no estado de São Paulo e a resistência fenotípica e genotípica dos carrapatos e mosca-dos-chifres colhidos nesses rebanhos. Além disso, os testes genotípicos foram validados para as populações de parasitas e padronizados para serem usados na rotina do Laboratório de Sanidade Animal da Embrapa Pecuária Sudeste. Foram testadas dez populações de moscas e dez de carrapatos, Resistência aos pesticidas piretróides em populações de Rhipicephalus microplus e aos piretróides e organofosforados em Haematobia irritans colhidas em rebanhos de corte no Estado de São Paulo colhidas em propriedades rurais no estado de São Paulo. As moscas foram submetidas aos testes com papéis de filtro impregnados com cipermetrina e diazinon, e os carrapatos, ao Teste do Pacote de Larvas (LPT) impregnado com cipermetrina. Os resultados de mortalidade dos parasitas para cada diluição do inseticida foram anotados em planilhas e analisadas pelo procedimento Probit do programa Statistical Analisys System (SAS), para a obtenção das concentrações letais para 50% (CL50) e para 90% (CL90) e o cálculo do Fator de Resistência (FR) das populações de parasitas. As moscas que sobreviveram às maiores concentrações dos pesticidas foram submetidas à extração do DNA para a pesquisa de mutação específica para resistência a cipermetrina (KDR e sKDR) e diazinon (G262A). As larvas de carrapatos sobreviventes foram submetidas à extração de DNA individualmente e testadas para a mutação do tipo KDR. Das 17 propriedades amostradas para moscas e carrapatos, 11 tinham rebanhos compostos por animais Bos taurus indicus (10 propriedades de Nelore e uma de Guzerá), três de Bos t. taurus (uma de Caracu e duas de Angus) e três de bovinos cruzados. Os responsáveis pelos rebanhos taurinos afirmaram que o principal problema era o carrapato, no caso da raça Angus, e a mosca-dos-chifres, no caso da Caracu. Para os rebanhos de animais cruzados, os dois ectoparasitas eram igualmente difíceis de combater e, para os zebuínos, a mosca-dos-chifres era o principal problema. Os inseticidas do grupo dos piretroides foram os mais usados nos rebanhos estudados (11/17), seguidos da combinação piretroide + fosforado (4/17) e abamectina (2/17). As populações de H. irritans mostraram FR entre 0,75 e 6.434,26 para a cipermetrina e, apesar disso, apenas 3,79% das moscas genotipadas (n=686) apresentavam o alelo mutante para KDR e nenhuma para sKDR. Para o diazinon, os FR variaram entre 1,00 e 103,00 e das 587 moscas testadas, nenhuma apresentou o alelo mutante para resistência. Os testes com os carrapatos mostraram FR entre 1,00 e 718,52. A mutação KDR só foi detectada em 3,6% (com o genótipo heterozigoto SR) e 0,48% (com o genótipo homozigoto RR) das 631 larvas testadas. Podemos concluir que, no estado de São Paulo, existem populações de H. irritans e R. microplus resistentes aos grupos pesticidas piretroides e organofosforados, sendo predominante nas populações avaliadas a resistência aos piretroides. Os pecuaristas deverão ser instruídos no sentido de resguardar ao máximo esses princípios químicos, uma vez que poderão se tornar ineficientes em um curto período de tempo no controle da maioria das populações de ectoparasitas presentes nos rebanhos bovinos paulistas.

Identificação de alvos moleculares para o diagnóstico quantitativo da resistência a pesticidas organofosforados em populações do carrapato-dos-bovinos.

Os programas de controle direcionados aos parasitas ainda exigem a utilização de produtos químicos para maior estabilidade operacional das ações de controle e o uso de carrapaticidas químicos é a principal ferramenta de controle para as infestações do carrapato-dos-bovinos. A utilização de técnicas fenotípicas de avaliação in vitro da suscetibilidade de carrapatos às bases pesticidas são ainda o método mais prático e mais utilizados para o diagnóstico e mensuração do fator de resistência às bases carrapaticidas. Na atualidade, o desenvolvimento e o aprimoramento de provas diagnósticas moleculares de resistência aos diferentes grupos pesticidas devem ser consideradas como ações prioritárias de pesquisa e desenvolvimento dada a necessidade de disponibilização ao setor produtivo de ferramentas acuradas e de rápida execução que a médio prazo venham a substituir os bioensaios, os quais necessitam de aproximadamente 45 dias para obtenção dos resultados. A partir de uma população de Rhipicephalus microplus reconhecidamente resistente a pesticidas foram realizados os estudos que demonstram a atividade enzimática das estares no processo de detoxicação de organofosforados. Observou-se que na cepa de R. microplus resistente a organofosforados ocorreu o aumento na transcrição dos genes que codificam enzimas metabolizantes, possibilitando identificar os alvos moleculares aptos para serem utilizadas no desenvolvimento do ensaio diagnóstico molecular quantitativo para a resistência aos pesticidas organofosforados em populações do carrapato-dos-bovinos.

Zoneamento da resistência a pesticidas piretroides e organofosforados em populações de moscas-dos-chifres em Rondônia.

Buscou-se avaliar a distribuição espacial da resistência aos pesticidas piretróides nas populações de moscas-dos-chifres em dois importantes polos pecuários de Rondônia: a microrregião de Porto Velho, com grande efetivo de bovinos de corte e a microrregião de Ji-Paraná, onde encontra-se estabelecida a principal bacia leiteira estadual.

Dinâmica populacional da mosca-doschifres como ferramenta de predição da fixação da resistência a pesticidas.

Buscando-se estabelecer a dinâmica populacional da mosca-dos-chifres foi realizado o acompanhamento de dois rebanhos bovinos estabelecidos em regiões climáticas contrastantes, o que possibilitou identificar que além da temperatura e da precipitação, o número de dias de chuva apresenta influência direta na infestação sobre os animais e que sob as condições climáticas do trópico úmido, a mosca-dos-chifres tem a capacidade de produzir até cerca de 15 gerações anuais. Tais informações, associadas a realização de testes diagnósticos da resistência a pesticidas, tornam-se relevantes na elaboração de estratégias de controle para as populações da mosca-dos-chifres, uma vez que a capacidade anual da espécie em gerar descendentes no Brasil mostra-se favorável à rápida seleção de indivíduos resistentes as bases utilizadas em seu controle.

Método multiresíduo para determinação de pesticidas em amostras de alface por QuEChERS e UPLC-ESI-MS/MS.

2009

Método multirresíduo de pesticidas em camarão por QuEChERS e UPLC-ESI-MS/MS.

2009

Sorção de pesticidas em bagaço de cana-de-açúcar.

2009

Pesticidas: necessidade de ação integrada.

1990

Preparação, caracterização e modificação de adsorventes para remoção de pesticidas de águas

O objectivo principal deste trabalho de mestrado consistiu em avaliar a potencial utilização de materiais adsorventes, nomeadamente, de carvões activados (AC) preparados por activação química com KOH, a partir de PET reciclado, e de materiais com estrutura mesoporosa ordenada, do tipo MCM-41 e SBA-15, na remoção de ácido 4 - cloro - 2 - metilfenoxiacético (MCPA) e de azul de metileno (MB), presentes nas águas. Nesta tese apresentam-se estudos de preparação e caracterização de materiais micro e mesoporosos e também estudos de avaliação da capacidade adsortiva em fase líquida. Prepararam-se três materiais microporosos, nomeadamente, PET-2-700, PET-2-700ox (AC oxidado) e PET-2-700red (AC reduzido), dois materiais constituídos exclusivamente por mesoporos, Si-MCM-41 e Ti-MCM-41-50 e dois materiais contendo maioritariamente mesoporos, mas que também possuem alguma microporosidade, tais corno, Si-SBA-15 e Ti-SBA-15-50. A caracterização textural dos adsorventes foi inferida por adsorção de azoto a 77K e por de difracção de raios X. Recorreu-se a três métodos de análise das isotérmicas, nomeadamente, Dubinin-Radushkevich, Brunauer-Ernrnett-Teller e alfa-s (as). A caracterização química dos AC foi realizada recorrendo-se a técnicas de análise elementar (AE) e espectroscopia de infravermelho com transformadas de Fourier (FTIR) e à determinação do ponto de carga zero. Os três carvões activados possuem valores de área superficial externa idênticos, o PET-2-700 possui o maior volume microporoso e o PET-2-700ox exibe o maior diâmetro de poros. Por outro lado, o PET-2-700ox possui um carácter fortemente ácido, o PET-2-700 exibe carácter ligeiramente ácido e o PET-2-700red apresenta propriedades ligeiramente alcalinas. Com base na AE, todas as amostras possuem percentagens de carbono elevadas, sendo que o PET-2-700red apresenta o valor mais elevado. Os resultados obtidos para a caracterização estrutural dos revelaram a obtenção de materiais mesoporosos de alta qualidade, definida pela elevada regularidade e uniformidade da estrutura porosa. A análise dos parâmetros de caracterização textura! permitiu inferir que os quatro materiais mesoporosos possuem valores de área superficial elevados, e que os materiais SBA-15 apresentam valores de volume poroso total e de tamanho de poros superiores aos manifestados pelos MCM-41. A incorporação de titânio não conduziu a uma perda significativa de qualidade dos materiais substituídos em relação às correspondentes amostras de sílica. Efectuaram-se estudos de adsorção em fase líquida de forma a avaliar a possível aplicação dos vários adsorventes na remoção de MCPA e de MB de efluentes líquidos. concluiu-se que o tempo de equilíbrio de 72 horas seria adequado e que a capacidade de adsorção dos vários AC era superior em meio ácido. Com base nas isotérmicas de adsorção do MCPA e do MB e na aplicação da representação de Langmuir e de Freundlich, foi possível concluir que o PET-2-700 possui a maior capacidade de adsorção do MCPA, 1.42 mmol/g, enquanto que o PET-2-700ox revelou a maior capacidade de adsorção do MB, 1.43 mmol/g. Na realidade, os materiais microporosos estudados apresentaram percentagens de remoção elevadas, tanto do MCPA como do MB. Relativamente aos materiais mesoporosos ordenados preparados neste trabalho, a percentagem de remoção de para os poluentes em estudo foi relativamente baixa, constatando-se que nesta fase dos estudos não constituem uma alternativa viável à utilização dos AC. No entanto, uma funcionalização criteriosa dos mesmos pode eventualmente proporcionar um aumento da capacidade adsortiva. ABSTRACT: The work presented in this master thesis, consisted of evaluating the potential use of different adsorbents materials, like activated carbon (AC) prepared by chemical activation with KOH, from recycled poly (ethylene terephthalate) (PET) and materials with ordered mesoporous structure such as MCM-41 and SBA-15, for removing acid 4-chlorine-2-metilfenoxiacétic and methylene blue from aqueous phase. We had prepared three microporous materials, PET-200-700, PET-2-700ox (AC oxidized) and PET-2-700red (reduced AC), two materials consisting exclusively of mesopores, Si-MCM-41 and Ti-MCM-41-50 and two materials containing mainly mesopores, but also having some microporosity, such as Si-SBA-15 and Ti-SBA-15-50. The textural characterization of the adsorbents was inferred by nitrogen adsorption at 77K and X-ray diffraction. Three methods were used to analyse the isotherms, namely, Dubinin-Radushkevich, Brunauer-Emmett-Teller and alpha-s (as). The chemical characterization of AC was performed using the elementary analysis, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and determination of the point of zero charge. Concerning the AC, the three present almost the same externa! surface area, PET-2-700 has a high micropore volume and PET-2-700ox shows the largest pore size diameter. On the other hand, PET-2-700ox had a strong acid character, PET-2-700 exhibits just a slightly acid character and PET-2-700red presents alkaline properties. The AE analysis allows confirming the high carbon content of theses AC, with PET-2-700red exhibiting the highest carbon proportion. The results from the structural characterization of the mesoporous materials, had disclosed the attainment of materials with high quality, defined by the raised regularity and uniformity of the porous structure. The analysis of the textural parameters allowed inferring that the four studied mesoporous materials possess high superficial area. The SBA-15 type materials present higher values of total porous volume and pores size diameter as the MCM-41. Also, the titanium incorporation did not lead to a significant loss of quality of the materials substituted in relation to the corresponding silica samples. The adsorption studies in liquid phase allow evaluating the possibility of using the different adsorbents for the MCPA and the MB removal. The kinetic studies had allowed to state the equilibrium time as 72 hours and a higher adsorption capacity was achieved in an acid medium. The influence of the pH of the medium, on the MCPA adsorption was evaluated. The MCPA and MB isotherms were analysed based on the Langmuir and Freundlich equation, the representations presented an excellent linearity, indicating the applicability of these equations to these systems. Also, it allows concluded that PET-2-700 had a higher adsorption capacity for MCPA, 1.42 mmol/g, and PET-2-700ox had a higher adsorption capacity for MB, 1.43 mmol/g. The AC used presented high removal percentages for MCPA and MB. Concerning the mesoporous materials prepared in this work, the percentage removal for the pollutants in study was relatively low, and evidencing that at the moment these mesoporous materials do not constitute a viable alternative to the AC. However, an astute funcionalisation of the same ones can, eventually provide an increase of the adsorption capacity.

Estratégias de manejo da resistencia de pragas a pesticidas.

O desenvolvimento da resistencia de pragas a inseticidas depende das caracteristicas geneticas da resistencia, dos fatores biologicos da praga e dos aspectos operacionais de escolha do inseticida e de sua aplicacao. Isto leva a particularidades que devem ser consideradas na escolha de praticas preventivas ou remediadoras da resistencia para cada praga. Uma ferramenta auxiliar importante para o manejo da resistencia a inseticidas e o estabelecimento de um programa de monitoramento da resistencia, por possibilitar a deteccao de mudancas na suscetibilidade de populacao de insetos, alem de permitir a avaliacao da eficacia das medidas de manejo adotadas. As estrategias possiveis de serem utilizadas para o manejo da resistencia a inseticidas em pragas consistem da substituicao de produtos, da protecao aos individuos suscetiveis da populacao da praga, do uso de inseticidas adequados, da alternancia de produtos com diferentes modos de acao, da mistura de produtos, do uso de substancias sinergicas, da dose adequada dos inseticidas e de medidas que reduzam a pressao de selecao aos individuos resistentes da populacao. Serao discutidas as vantagens e desvantagens de cada estrategia, devendo-se considerar sempre o seu uso combinando para a obtencao de resultados mais significativos. Deve-se trabalhar no sentido de introduzir praticas culturais e alternativas tecnologicas nos sistemas de producao que diminuam a incidencia de pragas, que por sua vez irao diminuir a necessidade de praticas de controle, dentre elas o controle com inseticidas quimicos. Serao apresentados resultados obtidos com um programa de manejo da resistencia da lagarta da maca do algodoeiro (Heliothis virescens) a inseticidas piretroides, nos Estados Unidos, bem como de estrategias que tem sido propostas para o manejo da resistencia de Alabama argilacea a piretroides em algodoeiro, na Argentina.

Modelagem da bioconcetração de pesticidas em batatas.

Apresentamos um modelo que estima o fator de bioconcentracão (BCF) de pesticidas em batatas supondo que o pesticida na solução do solo é absorvido pela batata por difusão passiva,seguindo a segunda lei de Fick.Os pesticidas do modelo são compostos orgânicos não-iônicos, tradicionalmente utilizados no cultivo de batatas que degradam no solo de acordo com uma equação cinética de primeira ordem. Este trabalho apresenta uma expressão que relaciona o BCF com a taxa de eliminação do pesticida pela batata, com a taxa de acumulação do pesticida na batata, com a taxa de crescimento da batata, e com a taxa de degradação do pesticida no solo. O BCF foi estimado supondo-se estado de equilíbrio estacionário do quociente entre a concentração do pesticida na batata e a concentração do pesticida na solução do solo. O modelo foi construído baseado no trabalho de Trapp et al. (2007), [Diffusion of PAH in Potato and Carrrot Slices and Applications for a Potato Model] no qual é apresentada uma expressão para calcular a difusividade de substâncias orgânicas persistentes em batatas. A modelagem consistiu em adicionar ao modelo de Trapp et al. (2007) a hipótese de que o pesticida degrada no solo. O valor do BCF sugere um conjunto de pesticidas que devem ser prioritariamente monitorados em cultivos de batatas. Foi estimado o BCF dos pesticidas methamidophos, cymoxanil, carbofuran, aldicarb, metalaxyl, fenamiphos, carbaryl, triazophos, tebuconazole, propiconazole, chlorothalonil e cypermethrin.

Estimativa do fator de bioconcentração de pesticidas em maçãs.

O objetivo desse trabalho foi estimar o fator de bioconcentração (BCF) de trinta e seis pesticidas do sistema brasileiro de produção integrada de maçãs (PIM) e indicar quais deles devem ser monitorados em maçãs. Foi assumido um cultivo hipotético de macieiras e usado o modelo de Paraíba (2007) [Pesticide bioconcentration modelling for fruit trees Chemosphere, v.66, p.1468-1475, 2007].O modelo relaciona o BCF com características da planta e do pesticida.