Environmental vulnerability analysis of the main recommended pesticides for cotton, rice, coffee, sugar cane, citrus, corn and soybean production systems

A utilização de pesticidas na agricultura é uma prática necessária no controle de pragas, doenças ou de plantas daninhas para se atingir altos índices de produtividade e conseguir desta forma atender a demanda crescente de alimentos. Alguns destes pesticidas aplicados podem apresentar propriedades físico-químicas perigosas, seja ao ambiente e aos próprios seres vivos, podendo causar danos ambientais e problemas de saúde ao homem. Muitas vezes isto ocorre devido à falta de estudos sobre o comportamento e destino destes produtos no ambiente e estudos toxicológicos. Uma ferramenta importante para procurar evitar estes tipos de danos são os modelos matemáticos que permitem antecipar para o qual ou quais compartimentos esta molécula tende a caminhar e também, auxiliar no desenvolvimento de pesquisa no campo, diminuindo os gastos e esforços. O objetivo deste projeto foi utilizar um modelo matemático de fugacidade (nível) I na análise de risco do comportamento, como auxílio na avaliação preliminar da distribuição ambiental, dos principais pesticidas registrados junto ao Ministério da Agricultura, usados e aplicados de acordo com as recomendações de seus fabricantes, nos sistemas de produção convencional e plantio direto, nas principais culturas brasileiras: algodão, arroz, café, cana-de-açúcar, citros, milho e soja. A metodologia utilizada foi baseada nas fórmulas matemáticas descritas por Mackay (1991). Como resultados, foram selecionados os 10 produtos que mais se distribuíram nos compartimentos ambientais (ar, água, solo, sedimento, biota, folhas das plantas, caule e raiz) aqui apresentados em ordem decrescente de preferência. Estes pesticidas foram para o compartimento ar: acetochlor> disulfuton> acephate> thiodicarb> quinclorac> thiram> tolifluanid> pendimenthalin> trifluralin> endosulfan; para a água: nicosulfuron> metsulfuron methyl> monocrotofós> bispyribac sodium> metamidofós> thiamethoxam> halosuluron methyl> chlorimuron etílico> imazapic> imidacloprid; para o solo: diquat> paraquat> hexythiazox> parathion metil> benomyl> tiofanato metílico> msma> iprodione> epoxiconazole> propargite; para o sedimento: diquat> paraquat> hexythiazox> parathion metil> benomyl> tiofanato metílico> msma> iprodione> epoxiconazole> propargite; para a biota: propanil> acetochlor> disulfoton> pendimenthalin> bifenthrin> carboxin> endosulfan> clorpirifós> tolyfluanid> thiram; para a folha: aldicarb> fluazifop-p-butil> metconazole> diflubenzuron> tolyfluanid> disulfuton> fludioxonil> difenoconazole> acetochlor> tebuconazole; para a raiz e caule: lambdacyhalothrin> zetacypermethrin> cypermethrin> alfacipermetrina> bifenthrin> acrinathrin> permethrin> lactofen> betacyflutrin> chlorfluazuron. Os pesticidas estudados também foram comparados pelo critério de GUS (índice de vulnerabilidade de águas subterrâneas). Os produtos que apresentaram potencial de lixiviação em ordem alfabética foram: acetochlor, aldicarb, atrazina, bispyribac-sodium, carbendazim, carbofuran, clorimuron, etílico, cyproconazole, difenoconazole, fipronil, flumioxazin, fomezafen, hexazinone, imazapic, imazaquim, imazetapir, metalacloro, metomyl, metribuzin, metsulfuron-methyl, monocrotofós, nicosulfuron, quinclorac, simazine, tebuthiuron, thiamethoxam e triclorfon. As conclusões deste trabalho permitiram verificar que o compartimento ambiental que apresentou maior vulnerabilidade na preferência da distribuição dos pesticidas foi o compartimento água. A avaliação preliminar do risco de contaminação por pesticidas de uma área agrícola pode ser feita a partir das características físico-químicas dos pesticidas utilizando o modelo de fugacidade Mackay nível I (1991). Este modelo pela simplicidade e rapidez nas respostas mostra ser uma excelente ferramenta, como fator de decisão na utilização do pesticida. O critério de GUS também se apresentou como mais um mecanismo para ser utilizado quando não se dispõe de todas as informações, como tomada de decisão na escolha da utilização de um pesticida visando monitorar ou até mesmo impedir a contaminação de águas subterrâneasThe utilization of pesticides in agriculture is a necessary practice to control pests, diseases or weeds to reach an excellent index of productivity and get attend the increasing necessity of food. Some of this pesticides applied, show dangerous physical-chemical proprieties to the environmental and health human. Many times it happen because we haven?t enough studies of the toxicity and behavior or destination of pesticides in the environmental. One of important tool to try avoid this type of damage are the mathematics models, which permit anticipated for which behavior of this molecule tend walk and also help in the development of field research reduce expense and effort. The goal of this project was use a mathematics calculus based on mathematics models of fugacity level 1, which help in the analysis of risk the main environmental behavior of all pesticides, registered in the Ministry of Agriculture, used and applied according to the recommendation of manufactures pesticides industry (WIN FIT; 2000), at the system of conventional production, and no till system of cotton, rice, coffee, sugar-cane, citrus, corn and soybean cultivation. The utilized methodology was mathematics formula describe by Mackay (1991) to figure out of fugacity (?, Pa), capacity of fugacity (Z, mol m-3 Pa-1) , concentration (C, g mol-1) in the compartment air, water, soil, sediment, biota, leaves, root, stem of plant. It was used the physical-chemical parameters to each pesticides applied to each culture studied (cotton, rice, sugar-cane, coffee, citrus, corn and soybean) with data of each compartment: volume (m³), fraction organic (%) and density (?, g m-3) got from the Mackay (1991). As the results of mathematics calculus it were chose the 10 products which were more distributed in the compartment environmental present such as following the preference, where from the air compartment: acetochlor> disulfuton> acephate> thiodicarb> quinclorac> thiram> tolifluanid> pendimenthalin> trifluralin> endosulfan; from the water compartment: nicosulfuron> metsulfuron-methyl> monocrotofos> bispyribac-sodium> metamidofos> thiamethoxam> halosuluron methyl> chlorimuron etílico> imazapic> imidacloprid; from the soil compartment: diquat> paraquat> hexythiazox> parathion metil> benomyl> tiofanato metílico>msma>iprodione> epoxiconazole> propargite; from the sediment compartment: diquat> paraquat> hexythiazox> parathion metil> benomyl> tiofanato metílico> msma> iprodione> epoxiconazole> propargite; from the biota compartment: propanil> acetochlor> disulfoton> pendimenthalin> bifenthrin> carboxin> endosulfan> clorpirifós> tolyfluanid> thiram; from the leave compartment: aldicarb> fluazifop-p-butil> metconazole> diflubenzuron> tolyfluanid> disulfuton> fludioxonil> difenoconazole> acetochlor> tebuconazole; from the trunk and root compartments: lambdacyhalothrin> zetacypermethrin> cypermethrin> alfacipermetrina> bifentrhin> acrinathrin> permethrin> lactofen> betacyflutrin> chlorfluazuron. The pesticides studied too were also by the GUS (Groundwater Ubiquity Score) where the index is calculated through the half-life value of the compose on the soil and coefficient of adsorption and organic tissue of the soil. The products that showed lixiviation potential by GUS alphabetical order were: acetochlor, aldicarb, atrazina, bispyribac sodium, carbendazim, carbofuran, clorimuron, etilico, cyproconazole, difenoconazole, fipronil, flumioxazin, fomezafen, hexazinone, imazapic, imazaquim, imazetapir, metalacloro, metomyl, metribuzin, metsulfuron-methyl, monocrotofos, nicosulfuron, quinclorac, simazine, tebuthiuron, thiamethoxam and triclorfon. In conclusion, the environmental compartment showed more vulnerability in the preference of pesticide distribution in the compartment water. The preliminary evaluation of risk contamination in agriculture area by pesticides can be made based on physical-chemical pesticide characteristic used in the fugacity model Mackay level 1 (1991). This fugacity model Mackay level 1 (1991) is an excellent tool to be used as a factor of decision in the pesticides use. The GUS criteria showed itself as one more mechanism to be used dire the lack of information, as decision make skill in choice of a pesticide utilization aiming monitoring or even though avoiding groundwater contaminatio