Xenobioticos Do Solo

XenobiXenobióóticosticos do Solodo Solo

IntroduIntroduççãoão

• Xenobióticos:• Compostos químicos sintéticos, não existentes naturalmente no

ambiente;

• Origem no meio ambiente:• Aplicação de defensivos agrícolas;• Disposição no solo;• Controle de zoonoses;• Aterros sanitários;• Deposição de rejeitos industriais e urbanos;• Descarte de embalagens;• Deposições acidentais diversas.


• Aplicações:• Detergentes;• Lubrificantes;• Fibras;• Plásticos;• Pigmentos;• Biocidas.

Benefícios sociais e econômicos

Produção e uso crescentes

Contaminação e poluição química

do ambiente

Consequênciasecológicas e àsaúde pública


• Produção mundial: 200 milhões de toneladas anuais;• 3.000 novos produtos por ano;• Efeitos tóxicos, carcinogênicos e teratogênicos;• Pesticidas agrícolas (defensivos) são os mais encontrados no

ambiente:• Organofosforados, carbamatos, feniluréias, etc;• 3,7 milhões de toneladas são consumidas por ano (10 milhões/2050);• Movimentam 32 bilhões de dólares por ano;• Brasil é o 5º maior consumidor do mundo – 2,5 bi de dólares por ano;• 278 ingredientes ativos registrados no Brasil;• Cultura de soja é destaque no uso de pesticidas.


• Brasil:• Herbicidas:

• 60% das vendas;• Culturas de soja, milho, cana-de-açúcar, arroz irrigado, café,

algodão, feijão, pastagens, citros e trigo;

• Inseticidas:• 21% das vendas:• Culturas de algodão, soja, café, milho, tratamento de sementes de

milho, feijão, batata-inglesa, citros, formigas em geral e fumo;

• Fungicidas:• 16% das vendas;• Café, soja, batata-inglesa, trigo, feijão, horticultura, tratamento de

sementes de soja, tomate e citros.


• De acordo com o tipo de cultura, pode-se ter ideia do tipo de pesticida utilizado e, consequentemente, dos riscos potenciais desses insumos;

• Porém, ocorre contínua mudança no tipo de pesticida utilizado:• Eficácia do produto.

Destino e comportamento dos pesticidasDestino e comportamento dos pesticidas

• São aplicados sobre as plantas ou diretamente sobre o solo ou sementes;

• Efeitos vão além do organismo alvo:


• Dissipação versus Persistência:• Dissipação: Refere-se à fração do pesticida que é

degradada ou permanece no solo em formas diferentes da original do produto.

• Mede o desaparecimento do composto original no solo;• Pode abranger processos como mineralização, degradação, formação de

complexos com outros compostos, absorção e transporte;• Possível problema: metabólitos gerados podem ser mais tóxicos que o

composto original.

• Persistência: Período em que o produto permanece no solo em forma dissolvida na água, vaporizado no ar, adsorvido ou ocluso nas partículas minerais e orgânicas do solo.


• Meia-vida:• Tempo necessário para que 50% da quantidade aplicada se encontre

dissipada no solo.

• Persistência:• Não persistentes: meia-vida inferior a 3 meses;• Moderadamente persistentes: meia-vida de 3 a 12 meses;• Persistentes ou recalcitrantes: meia-vida superior a 12 meses.

• Biodegradação:• Refere-se à degradação resultante da ação direta dos

microrganismos ou indireta de enzimas extracelulares.


Grupo de Pesticidas Valor médio (anos) de persistência

InseticidasOrganoclorados

Clordane 12,0DDT 10,0BHC 11,0Heptacloro 9,0Aldrin 9,0

Organofosforados 0,2 a 0,5Herbicidas

Ácido benzóico e amidas 1,0Triazinas e picloranas 1,5Toluidina, nitrilas e fenoxis 0,5Carbamatos e ácidos alifáticos 0,2

Fungicidas – Diversos 0,1 a 0,5


Relação hipotética entre degradação e a persistência de xenobióticos no solo

A

B

C

D

Tempo

Deg

rad

ação

100 –

Per

sist

ênci

a

100 –

Tempo

A B C

D

• Persistência depende de:• Período de uso;• Taxa e frequência de aplicação;• Taxa de desaparecimento nas condições aplicadas.

DP


MicrobiotaDensidade e atividade

DiversidadeMetabolismo

Co-metabolismoSoloUmidade e aeração

TemperaturaMatéria orgânica

Argila, pHEstruturação

XenobióticoEstrutura química

ConcentraçãoToxicidade

História de uso

Nível potencial de sua acumulação

Impacto sobre a biota e sobre os Impacto sobre a biota e sobre os processos do solo processos do solo

• Difícil de ser estimado;• Efeitos são de curta duração: +/- 60 dias

• Quando comparados com:• Anaerobiose, compactação do solo e flutuações térmicas no solo.

• Possíveis explicações:• Material celular dos microrganismos mortos torna-se substrato para

os sobreviventes ou invasores, que, por não sofrer competição no solo tratado, proliferam abundantemente;

• Os resíduos do pesticida aplicado podem servir de fonte de carbono, energia e nutrientes inorgânicos para os sobreviventes;

• O produto promove modificações físicas, químicas e físico-químicas no solo, favorecendo a proliferação microbiana, após o final do período de ação do biocida.

Impacto sobre a biota e sobre os Impacto sobre a biota e sobre os processos do soloprocessos do solo

• Análise crítica sobre os impactos de pesticidas:• Os organismos do solo respondem diferentemente aos pesticidas;• A população total e os processos bioquímicos são pouco afetados

por pesticidas aplicados na dosagem recomendada;• A maioria dos efeitos adversos dos pesticidas sobre os

microrganismos ou processos não é severa;• Os efeitos negativos, quando ocorrem, são reversíveis e não são mais

severos que aqueles causados por estresses ambientais;• Certos produtos, como fungicidas sistêmicos, fumigantes e

mercuriais, inibem ou eliminam microrganismos simbióticos como rizóbio e fungos micorrízicos;

• Os efeitos negativos dos pesticidas exercem pouca influência nosprocessos relacionados à fertilidade do solo.

DegradaDegradaçção dos ão dos xenobixenobióóticosticos no solono solo

• Abiótica ou biótica;• Depende do composto e das condições químicas e biológicas do solo;

• Biodegradação é resultante de milhões de anos de evolução:• Microrganismos não foram expostos a compostos antropogênicos

(sintéticos).


• As transformações:• Vão da simples remoção de um único átomo da molécula orgânica à

sua mineralização completa:

• Destoxificação;

• Degradação;

• Mineralização;

• Conjugação;

• Ativação.


• As transformações:• Destoxificação: conversão de uma molécula tóxica a um metabólito

ou produto menos tóxico;

• Degradação: processo de alteração na estrutura química mediado por microrganismos, plantas ou enzimas, tranformando uma substância tóxica em outra mais simples, mas não necessariamente menos tóxica:

• Fotoquímica: quebra da molécula pela absorção de luz solar;• Microbiana: degradação mediada por microrganismos;• Química: Alteração química envolvendo reações de hidrólise ou de

óxidorredução;• Metabólica: Transformação química após absorção pelas plantas ou

animais.


• As transformações:• Mineralização: é a degradação completa da molécula a formas

inorgânicas como CO2, H2O, NH3, Cl-, PO4-3, SO4

-2 e outros;

• Conjugação: quando o produto se torna mais complexo pela adição de metabólitos microbianos ou outros materiais do solo, tornando-se menos tóxico e mais recalcitrante;

• Ativação: é a conversão biótica de produto não tóxico em outro tóxico com ação biocida;

• Mudança de espectro de toxicidade: quando um produto tóxico para um grupo de organismos-alvo, sofre transformações, gerando substâncias tóxicas para outros organismos diferentes.


Atividade da biomassaem relação à transformação

de xenobióticos no solo


• As transformações:• Resultam de reações enzimáticas oxidativas, redutivas e hidrolíticas

envolvendo diversos mecanismos como:• Diretamente no metabolismo celular central para moléculas com massa

molar menor que 600, através das quais os microrganismos obtém energia e carbono para o crescimento (catabolismo);

• Transformações catalisadas por enzimas extracelulares que geram metabólitos com estrutura química mais simples e facilmente metabolizadas;

• De transfromações incidentais de processos metabólicos periféricos chamados “co-metabolismo”.

• Co-metabolismo:• Metabolismo não programado que acontece por acaso por enzimas com

pouca especificidade de substrato, gerando produtos sem sequência no processo biodegradativo.

DegaradDegaradççãoão dos dos xenobixenobióóticosticos no solono solo

Relações entre o crescimento microbiano e a concentração dosubstrato em populações degradadoras por processos

metabólicos e por co-metabolismo


• Avaliação da biodegradação:• Aplicação do produto marcado com 14C, que é liberado na degradação

da molécula como 14CO2 que é quantificado.

Degradação de vários pesticidas em dois solos agrícolas de Piracicaba

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