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Poluição e fitorremediação de solos contaminados com herbicidas Prof. José Barbosa dos Santos Setembro de 2019

Poluição e fitorremediação de solos contaminados com herbicidas · 2019. 11. 22. · Poluição e fitorremediação de solos contaminados com herbicidas Prof. José Barbosa dos

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Poluição e fitorremediação de

solos contaminados com

herbicidas

Prof. José Barbosa dos Santos

Setembro de 2019

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Brasil: “celeiro do mundo”

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Dados curiosos sobre consumo médio de combustíveis no

Brasil: 136,1 bilhões de litros em 2018/População no Brasil

210 milhões...

Aproximadamente 650 l/por pessoa ano.

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Impacto de herbicidas na

saúde humana,

contaminação de

alimentos e toxicidade a

organismos não alvo

Agrotóxicos são todos perigosos?

Os agrotóxicos deixam resíduos?

Quais são os verdadeiros problemas?

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http://portal.anvisa.gov.br/documents/111215/117818/Perguntas%2Be%2Bresp

ostas.pdf/bc84279b-eff0-4edb-ad3a-0598d07d8e2f

Programa de Análise de Resíduos de Agrotóxicos em

Alimentos - PARA

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http://portal.anvisa.gov.br/documents/219201/27

82895/Relat%C3%B3rio+PARA+Vers%C3%A3o+F

inal/1230de7d-306d-4249-a62c-a68708fab153

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Em se tratando de controle químico:

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2. SOARES, M.A., Santos, J.B., BARROSO, G.A. Does the Ingestion of Isoxaflutole Herbicide Affect the Midgut and

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3. MENEZES, C.W.G. ; SOARES, M.A. ; Santos, J.B ; CAMILO, S.S. ; ZANUNCIO, J.C. . Palmistichus elaeisis (Hymenoptera:

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5. MENEZES, C.W.G. ; Santos, J.B. ; ASSIS JÚNIOR, S.L. ; FONSECA, A.J. ; FRANÇA, A.C. ; SOARES, M.A. ; Fernandes, A.F

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6. MENEZES, C.W.G. ; SOARES, M.A. ; José Barbosa dos Santos ; ASSIS JUNIOR, S.L. ; FONSECA, A. J. ; ZANUNCIO, J.C. .

Reproductive and toxicological impacts of herbicides used in Eucalyptus culture in Brazil on the parasitoid

Palmistichus elaeisis (Hymenoptera: Eulophidae). Weed Research (Print), v. 1, p. 01-06, 2012.

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Impacto herbicidas sobre organismos não alvo

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2. BRAGA, R..R ; VALADAO SILVA, D. ; FERREIRA, Evander Alves ; Santos, J.B ; Pereira, G.A.M ; BIBIANO, C.S. ; COSTA, S.S.D. ; MATOS, C.C. .SOIL MICROBIAL ACTIVITY, WEED CONTROL AND GROWTH OF CASSAVA AFTER APPLICATION OF HERBICIDE. Bioscience Journal(Online) , v. 30, p. 1050-1058, 2014.

3. GANDINI, ELIZZANDRA MARTA MARTINS ; DOS SANTOS, JOSÉ BARBOSA ; GANDINI, ANDREZZA MARA MARTINS ; SANTANNA, REYNALDOCAMPOS ; VALADÃO DA SILVA, DANIEL . Selectivity of Herbicide and Rhizospheric Microbial Activity on Hymenaea corbaril L.Seedling. Communications in Soil Science and Plant Analysis , v. 01, p. 140630113049005, 2014.

4. FERNANDES, M. C. S. ; COSTA, L. S. ; Grazziott, P.H. ; GRAZZIOTTI, D. C. F. S. ; Santos, J.B ; ROSSI, M. J. . Pisolithus sp. tolerance toglyphosate and isoxaflutole in vitro. Revista Árvore (Impresso) , v. 38, p. 461-468, 2014.

5. CARVALHO, F.P. ; FRANÇA, A.C. ; FRANCO, M. H. R. ; AVELAR, M. ; MOREIRA, S. D. ; ALECRIN, A.O. ; SANTOS, J. B. . Sensibility of coffeeplants micorrized to herbicides. Revista Brasileira de Herbicidas, v. 13, p. 134-142, 2014.

6. BRAGA, R.R. ; VALADÃO DA SILVA, D. ; FERREIRA, E.A. ; PEREIRA, G. A. M. ; BIBIANO, C.S. ; SANTOS, J. B. ; MATTOS, C. C. . Atividademicrobiana do solo e controle de plantas daninhas após a aplicação de herbicidas na mandioca. Bioscience Journal (Online) , v. 30,p. 1024-1032, 2014.

7. BRAGA, R. R. ; COSTA, S.S.D. ; FERREIRA, Evander Alves ; Santos, J.B ; VALADAO SILVA, D. . ATIVIDADE MICROBIANA DE SOLOSCONTAMINADOS COM PICLORAN E CULTIVADOS COM Urochloa brizantha. Enciclopédia Biosfera, v. 09, p. 302-314, 2013.

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9. SANTOS, Edson Aparecido dos ; FERREIRA, L. R. ; COSTA, Maurício Dutra ; José Barbosa dos Santos ; SILVA, Marliane C S ; ASPIAZU, I. . Theeffects of soil fumigation on the growth and mineral nutrition of weeds and crops. Acta Scientiarum. Agronomy (Impresso) , v. 34,p. 207-212, 2012.

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Impacto herbicidas sobre microrganismos

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12. Oliveira, Taciane Almeida de ; SANTOS. J.B. ; Camelo, Gessimar Nunes ; Botelho, Rafael Grossi ; LAZARI, T.M. ; SANTOS, J. B. . Efeito da interação donicosulfuron e chlorpyrifos sobre o banco de sementes e os atributos microbianos do solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo (Impresso) , v. 33, p.563-570, 2009.

13. SANTOS, J. B.; JAKELAITIS, Adriano ; SILVA, Antonio Alberto da ; COSTA, Maurício Dutra ; MANABE, Akihiko ; SILVA, Marliane C S . ACTION OF TWOHERBICIDES ON THE MICROBIAL ACTIVITY OF SOIL CULTIVATED WITH COMMOM BEAN (Phaseolus vulgaris) IN CONVENTIONAL-TILL AND NO-TILLSYSTEMS. Weed Research , Oxford, UK, v. 46, n.04, p. 284-289, 2006.

14. SILVA, Andreia Cristina da ; SANTOS, J. B. ; KASUYA, Maria Catarina Megumi ; SILVA, Antonio Alberto da ; MANABE, Akihiko . MICORRIZAÇÃO E ÉPOCAS DEDESSECAÇÃO DE Brachiaria brizantha NO DESENVOLVIMENTO DA SOJA. Planta Daninha (Impresso) , Viçosa, MG, v. 24, n.02, p. 207-214, 2006.

15. SANTOS, J. B.; SILVA, Antonio Alberto da ; COSTA, Maurício Dutra ; JAKELAITIS, Adriano ; VIVIAN, R. ; SANTOS, Edson Aparecido dos . AÇÃO DE HERBICIDASSOBRE O CRESCIMENTO DE ESTIRPES DE Rhizobium tropici. Planta Daninha , v. 24, p. 457-465, 2006.

16. FERREIRA, Evander Alves ; SANTOS, J. B. ; SILVA, Antonio Alberto da ; VARGAS, Leandro ; REIS, Marcelo Rodrigues dos . GLYPHOSATE NO CONTROLE DEBIÓTIPOS DE AZEVÉM E IMPACTO NA MICROBIOTA DO SOLO. Planta Daninha , v. 24, p. 573-578, 2006.

17. SANTOS, J. B.; FERREIRA, Evander Alves ; KASUYA, Maria Catarina Megumi ; SILVA, Antonio Alberto da ; PROCOPIO, S.O. . TOLERANCE OF BradyrhizobiumSTRAINS TO GLYPHOSATE FORMULATIONS. Crop Protection , Oxford, UK, v. 24, n.6, p. 543-547, 2005.

18. SANTOS, J. B.; JAKELAITIS, Adriano ; SILVA, Antonio Alberto da ; VIVIAN, R. ; COSTA, Maurício Dutra ; SILVA, Alexandre Ferreira da . ATIVIDADE MICROBIANADO SOLO APÓS APLICAÇÃO DE HERBICIDAS EM SISTEMAS DE PLANTIO DIRETO E CONVENCIONAL. Planta Daninha , Viçosa, MG, v. 23, n.4, p. 683-691,2005.

19. SANTOS, J. B.; JACQUES, R. J. S. ; PROCOPIO, S.O. ; KASUYA, Maria Catarina Megumi ; SILVA, Antonio Alberto da ; SANTOS, Edson Aparecido dos . EFEITOS DEDIFERENTES FORMULAÇÕES COMERCIAIS DE GLYPHOSATE SOBRE ESTIRPES DE Bradyrhizobium. Planta Daninha (Impresso) , Viçosa, MG, v. 22, n.02, p.293-299, 2004.

20. PROCOPIO, S.O. ; SANTOS, J. B. ; JACQUES, R. J. S. ; KASUYA, Maria Catarina Megumi ; SILVA, Antonio Alberto da ; WERLANG, R. C. . CRESCIMENTO DEESTIRPES DE Bradyrhizobium SOB INFLUÊNCIA DOS HERBICIDAS GLYPHOSATE POTÁSSICO, FOMESAFEN, IMAZETHAPYR E CARFENTRAZONE-ETHYL.Revista Ceres, Viçosa, MG, v. 51, n.294, p. 179-188, 2004.

21. SANTOS, J. B.; PROCOPIO, S.O. ; JACQUES, R. J. S. ; KASUYA, Maria Catarina Megumi ; SILVA, Antonio Alberto da . COMPORTAMENTO DE ESTIRPES DEBradyrhizobium sp. SOB EFEITO DE COMPONENTES DO GLYPHOSATE POTÁSSICO. Revista Ciência Agronômica , v. 34, n.02, p. 201-206, 2003.

Impacto herbicidas sobre microrganismos

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Herbicidas afetam pouco* microrganismos e animais, incluindo

mamíferos, incluindo seres humanos

Os resultados de intoxicação a organismos não alvo inferem doses

excessivamente elevadas ou efeitos dos aditivos ou efeitos indiretos

da aplicação dos produtos em plantas

Os casos graves de intoxicação são tidos como exceção** e para

número reduzido de produtos

Os problemas ambientais são graves e consequência indireta da

aplicação: efeito na fração viva do solo ou da água: fitoplancton

Medidas de amenização dos problemas envolve tecnologia de

aplicação, conhecimento dos produtos e principalmente a

mobilidade/comportamento no ambiente

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Total de produtos registrados do MAPA

(13/09/2019: 2210)

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57,42

9,49

13,04

7,07

4,50

2,40

1,48 0,800,22 0,71

0,89 0,450,420,420,24

0,23 0,15 0,05 0,01

Total de vendas de defensivos agrícolas no Brasil entre 2009 e 2014

Herbicida Inseticida

Fungicida Inseticida, Acaricida

Adjuvante Acaricida, Fungicida

Adjuvante, Acaricida, Inseticida Acaricida

Inseticida, Cupinicida Espalhante

Adjuvante, Inseticida Inseticida, Nematicida

Regulador de Crescimento Inseticida, Acaricida, Fungicida

Inseticida, Fungicida Fungicida, Bactericida

Fungicida, Formicida, Herbicida, Inseticida, Acaricida, Nematicida Protetor de Sementes

outros

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-

20.000,0

40.000,0

60.000,0

80.000,0

100.000,0

120.000,0

140.000,0

160.000,0

180.000,0

200.000,0

2.009 2.010 2.011 2.012 2.013 2.014

Vendas em toneladas de ingredientes ativos

Glifosato e seus sais 2,4-D Acefato

Óleo mineral Clorpirifós Óleo vegetal

Atrazina Mancozebe Metomil

Diurom Imidacloprido Carbendazim

Enxofre metamidofós Tiofanato-metílico

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Number of papers published

per year. Papers published

until August 2018.

Number of papers per

organism group. Asterisk

indicates lack of studies

evaluating the toxicological

effects of glyphosate in aquatic

mammals and birds.

Efeito de glyphosate sobre

organismos aquáticos (Gonçalves et

al., 2019).

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Formulações de glyphosate:

Centenas no mundo. Só no

Brasil: 116 registros vigentes

no MAPA.

Polyoxyethylenamines:

Mínima DL50!!!

Máxima citotoxicidade

Fonte: Defarge et al., 2018.

PMG: menor

citoxicidade

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A maioria dos

pesticidas

utilizados na bacia

do rio Mississippi

são herbicidas:

atrazine é o

principal resíduo

em águas

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Estações monitoradas em vários países

da Europa: atrazine como principal

resíduo.

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Conclusão: baixas concentrações causam grande impacto

sobre oxigênio dissolvido (vai a zero com menos de 50

μg/L), contudo, o sistema se recupera após o nível de

atrazine retornar a zero.

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Resíduos de pesticidas em

pólem: mais de 60 espécies (30

famílias de plantas daninhas)

avaliadas

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Resíduos de tembotrione aplicado anteriormente

no milho (300ha): Prejuízos de 12 milhões de reais

no triangulo mineiro (Reis, setembro de 2019).

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Custo/ha (prejuízo com resíduos de

diclosulam, sulfentrazone, atrazine):

Cebola, cenoura e batata: R$50 mil

Alho e tomate mesa: R$ 120 mil

Tomate para industria R$ 40 mil (Reis,

2019).

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Problemas com resíduos em olerícolas (Correia, N.M, 2019):

• Halosulfuron para beterraba e cenoura

Ethoxysulfuron para alho

• Saflufenacil para feijão

• Metribuzin para milho, sorgo e alho

• Nicosulfuron para alho e cenoura

• Metsulfuron para cenoura e batata

• Oxadiazon para milho

• Tembotrione para batata

• Chlorimuron para alho

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Outros: Diclosulam: bula – 18 meses sem

cultivo de girassol

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http://transformativetechnologies.org/the-50-breakthroughs-study/#

“50 avanços: avanços científicos e tecnológicos críticos necessários para o

desenvolvimento global sustentável”

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2 avanços diretamente

ligados a herbicidas

4 avanços ligados aos

recursos hídricos

http://transformativetechnologies.org/the-50-breakthroughs-study/#

“50 avanços: avanços científicos e tecnológicos críticos necessários para o desenvolvimento global

sustentável”

Os desafios mais difíceis:

tecnologias muito

complexas e efetivos e

desafiadores obstáculos

para implantação.

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Como diminuir o efeito negativo dos

herbicidas no ambiente?

•São dois grupos: móveis e não móveis

•Difusão de conhecimento sobre os produtos;

•Investimento em tecnologia de aplicação;

•Método de “controle digital” (?!?)

•Conter resíduos e implementar tecnologias de

degradação acelerada!

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Fitorremediação no Brasil

•Crescimento das pesquisas nos últimos anos

•Diretório de Grupos de Pesquisa no Brasil ~

fitorremediação

•24 grupos, vinculados a 15 Instituições de Ensino e

Pesquisa – zero vinculado a herbicidas.

•68 grupos, sendo 35 como linha de pesquisa – 05

“fitorremediação X herbicidas”

(Setembro/2008)

(Setembro/2019)

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Fitorremediação com enfoque

agronômico

Sucessão de culturas abreviando a

liberação de áreas com níveis de

herbicidas residuais

“Com a fitorremediação, pode-se reduzir

significativamente o intervalo entre a aplicação

de herbicidas e a semeadura de espécie

cultivada sensível à presença dessas moléculas

no solo.”

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Exemplo de proposta para fitorremediação

APLICAÇÃO DO

HERBICIDA

PLANTIO

(MAR/ABR)

COLHEITA

(SET)

PLANTIO

FITORREMEDIADORA

(SET/OUT)

PLANTIO

MILHO

(NOV/DEZ)

150 DIAS

60 DIAS = ganho 60 a 90 dias!

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-----------Etapas-----------Pré-seleção Seleção

Capacidade de

descontaminaçãoDeterminações

complementares

Examinar mecanismos de

remediação

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TebuthiuronTrifloxysulfuron

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Picloram

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Sulfentrazone

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TOLERÂNCIA

0,0 0,5 1,0 2,0

0,0 0,5 1,0 2,0

0,0 0,5 1,0 2,00,0 0,5 1,0 2,0

Efeito de quatro doses de tebuthiuron (0,0; 0,5; 1,0 e 2,0 kg ha-1) sobre três espéciesde adubos verdes, aos 60 dias após a aplicação dos tratamentos (Pires et al., 2005,2006).

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Intoxicação visual causada por tebuthiuron a dez espécies vegetais após asua aplicação na dose 1,0 kg ha-1. Avaliações realizadas aos 15, 30, 45 e 60dias após a semeadura.

(Pires et al., 2003)

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ENSAIOS BIOLÓGICOS

Milho e de feijão

trifloxysulfuron-sodium (0,0, 7,5 e 15,0 g ha-1)

(PROCÓPIO et al., 2004)

Solo não cultivado Mucuna-preta (Stizolobiumaterrimum)

Testemunhas: 1) sem contaminação e 2) com contaminação mas sem remediação.

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(Rev. Bras. Ci. Solo - Procópio et al., 2009)

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Há risco de retorno ao ambiente

ou de bioacumulação após manejo

ou senescência das plantas???

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Permanência na área ou retirada?

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Ensaios a campo

UFV, Coimbra, MG - 2003

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FESURV, Rio Verde, GO

Feijão-de-porco

Mucuna-preta

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UFES, São Mateus, ES

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IFMG, São João Evangelista, MG

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UFVJM, Couto de Magalhães de Minas, MG

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Resultados: Plantas selecionadas

Molécula Espécies fitorremediadoras

Tebuthiuron Feijão de porco Mucuna preta

Trifloxysulfuron sod. Feijão de porco Mucuna preta

Picloram Pé-de-galinha gigante Tanzânia

Brizantha Decumbens

Sulfrentrazone Feijão de porco Crotalária júncea

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Resultados obtidos para efetiva recomendação de programa de fitorremediação

Sulfentrazone

Espécies selecionadas Feijão de porco, crotalária

júncea

Tempo de cultivo 75 dias

Densidade de plantio FP = 20 pl m-2

CJ = 120 pl m-2

Permanência dos resíduos Sim

Influência da MO Não (???)

Influência da mineralogia e

textura do solo

Sim (???)

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Resultados para remediação de herbicidas de longo efeito residual:

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Enfoque agronômico:

Tebuthiuron

Picloram

Trifloxysulfuron

Sulfentrazone

Enfoque ambiental:

Atrazine

Ametryn

Hexazinone

Clomazone

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Fitorremediação de áreas com resíduos de

herbicidasHerbáceas

Arbóreas

Macrófitas

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Fitorremediação de áreas com resíduos de

herbicidasHerbáceas • Otimização de uso das áreas

agrícolas: fitodegração

• Combater o efeito de “carryover”;

• Várias espécies já recomendadas;

• Opção ao pousio;

• Cuidados com a espécie a ser

utilizada.

• Rotação com braquiária parece

ser boa opção: ILP (?!?!?)

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Fitorremediação de áreas com resíduos de

herbicidas

Arbóreas

• Diminuição de resíduos que

chegaria aos cursos hídricos:

fitoextração;

• Combater o efeito provocado pelo

escoamento superficial de

herbicidas ou mesmo derivado da

lixiviação;

• Enriquecimento de zonas ripárias

ou mesmo faixa adicional a ela;

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Fitorremediação de áreas com resíduos de

herbicidas

Macrófitas

• Diminuição de resíduos presentes

na água;

• Combater o efeito provocado pela

presença direta dos herbicidas,

principalmente sobre o

fitoplancton;

• Principal mecanismo:

rizofiltração.

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MATAS CILIARES “Ribereña”

Compostos com maior

poder de sorção – Los

compuestos con más

de sorcion poder

Compostos com

menor poder de

sorção – “Los

compuestos con

menor absorción de

energia”

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Figure 1: Defining features of a riparian habitat. Image source:

http://www.cayugawatershed.org/Cayuga%20Lake/wetland/FIG7.JPG

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Pré-seleção:

Efeitos sobre germinação e

emergência

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Pré-seleção: Seleção por cultura de tecidos: meio com diuron

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0,1 mg.L-1 1,0 mg.L-1Conrole 10 mg.L-1

Plântulas de Senegalia polyphylla (monjoleiro) em

meio contendo 2,4-D

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Pré-seleção:

Efeitos sobre

crescimento e

desenvolvimento

inicial

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Efeito sobre germinação e

emergência de plântulas

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Resultados observados:

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Seleção

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Atrazine em Ipê

2,4-D em Ipê

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Tibouchina

(A, B)

Caesalpinia

(C, D)

Handroanthus(E)

Inga

(F)

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Eficiência do uso da água: mg/l

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Schinopsis

Jacaranda

Calophyllum

(landi)

Psidium

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Landi

Candeia

Jatobá

Hexazinone

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Pré-seleção

espécies

macrófitas

Hexazinone:

0,3 mg/l

Hexazinone:

0,3 mg/l

Detecção de resíduos em concentrações equivalentes a 25 ppb

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Seleção

espécies

macrófitas

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Ribeiro et al. (2019)

Sensitivity of the macrophytes Pistia stratiotes and Eichhornia crassipes to hexazinone and

dissipation of this pesticide in aquatic

ecosystems

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Fiore et al., 2019

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E92: Caesalpinea ferrea (83%

de remediação do total de

atrazine disponível)

Amostras de solos com

herbicidas, aos 20 DAA:

isoladas dos demais grupos!!!

E89: Inga striata (67% de

remediação do total de

atrazine disponível)

Amostras de solos sem herbicida ou

solo recentemente contaminado com

2,4-D, clomazone e atrazine

Aguiar et al. (dados ainda não

publicados)

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Experimento de fitorremediação com Inga striata e

Caesalpinia ferrea em solo contaminado com atrazine

Coleta de

amostras de soloExtração do DNA

dos microrganismos

Sequenciamento dos genomas

dos microrganismos das

amostras de solo

Análise

de

dados

Anotação de

função*

Anotação de

taxonomia*

*Comparação com bancos de

dados Ex: Kegg e NCBI

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atzA,

trzN

atzC

atzDatzEatzF

- M2*

- Pseudolabrys sp.

Root1462

- Rhodoplanes sp. Z2-

YC6860

-Bradyrhizobium sp. Ec3.3

-Rhodoplanes sp. Z2-YC6860

-Bradyrhizobium

-M1*

-Granulicella mallensis

-Acidobacteriaceae

atzB

Microrganismos detectados nas amostras de solo rizosférico de Inga striata

envolvidos na degradação de atrazine

M1* e M2*: primeiro relato (microrganismos ainda não

descritos como degradadores de atrazine

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atzA,

trzN

atzC

atzDatzEatzF

Bradyrhizobiaceae-M3*

-Thioalkalivibrio sulfidiphilus

-Bradyrhizobium

atzB

Microrganismos detectados nas amostras de solo rizosférico de Caesalpinia ferrea

envolvidos na degradação de atrazine .

M3*: primeiro relato (microrganismo ainda não descrito como

degradador de atrazine

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Publicações nacionais(Silva et al., 2018)

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Cenário dos programas de fitorremediação de

resíduos de herbicidas no Brasil- Universidade Federal de Viçosa (Pioneira no Brasil): tryfloxysulfuron sodium, tebuthiuron,

picloram, 2,4-D e sulfentrazone

- Universidade Federal do Espírito Santo (São Mateus): picloram e sulfentrazone

- Universidade de Rio Verde: picloram e tryfloxysulfuron sodium

-Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri: mais de 30 compostos:

hexazinone, clomazone, 2,4-D, atrazine, ametrin (espécies florestais), picloram, diclosulan.

- Universidade Federal de São Carlos: diclosulam e imazaquin, imazapic e sulfentrazone

- Universidade Federal de Santa Maria: imazethapyr, imazapic, imazapyr (parceria com a

UFPel)

- Universidade Federal do Pampa (Itaqui): imazethapyr, imazapic, imazapyr

- Universidade Federal da Fronteira Sul: sulfentrazone, fomesafen, imazethapyr, imazapic e

imazapyr

- Universidade Estadual do Oeste do Paraná (Cascavel): atrazine

- Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro: diclosulan

- USP: tebuthiuron, mesotrione, metribuzin

-Embrapa Tabuleiros Costeiros: picloram, sulfentrazone

-IFNMG – São João Evangelista: diclosulan.

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Satisfação pela pesquisa sobre

fitorremediação:

Envolvimento de discentes;

Financiamento à pesquisa;

Interação com outras áreas;

Apelo político e ambiental;

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Brasil: pais com o melhor modelo de uso

sustentável de agrotóxicos do mundoHerbicidas: a categoria aplicada em maior quantidade tem programa de uso e sistema de descontaminação

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Natural Resources Conservation Service, part of the United States Department

of Agriculture

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