[en] DEGRADATION OF METHYL PARATHION IN NATURAL WATERS

[pt] DEGRADAÇÃO DO PARATION METÍLICO EM AMBIENTES AQUÁTICOS NATURAIS

[pt] THIAGO MOREIRA DE REZENDE ARAUJO

[pt] Com o declínio no uso dos pesticidas organoclorados, os compostos organofosforados têm sido os mais utilizados na agricultura. Devido a essa utilização extensiva, esses produtos vêm sendo detectados em ambientes aquáticos naturais podendo se tornar um grande risco para esses ecossistemas. Sua degradação nesses ambientes depende de diversas variáveis naturais, tais como: as características físico- químicas e biológicas da água (quantidade e “tipo” da matéria orgânica dissolvida, pH, presença de algumas espécies oxidantes e de microorganismos, entre outros) além das características climáticas da região (temperatura e intensidade da radiação solar, entre outros). Sendo assim, a degradação desses compostos pode variar de ambiente para ambiente quase que num imprevisível caminho o qual precisa ser desvendado. Neste trabalho estudou-se o processo de degradação do paration metílico (PM), princípio ativo do Folisuper-600Br® - (Agripec) em água ultra-pura e natural, visando conhecer seu comportamento em ambientes aquáticos da região e evidenciar processos (ex. hidrólise e fotólise) relevantes para a sua degradação. Os experimentos de fotodegradação foram preparados também com a contaminação da água ultra-pura com ácidos húmicos sintéticos (Aldrich). As águas naturais foram coletadas em uma Lagoa no Zumbi dos Palmares e no Rio Paraíba do Sul (Rio de Janeiro, Brasil). As águas naturais foram ainda esterilizadas para avaliação do processo de biodegradação. A concentração de PM usada foi de aproximadamente 200 μg L- 1. Os resultados mostraram que a radiação solar é um fator importante para a decomposição do paration metílico em ambientes aquáticos, principalmente quando associado à presença da matéria orgânica dissolvida. O PM, nas amostras com água ultra-pura expostas diretamente a radiação solar, apresentou um tempo de meia-vida de 16 dias, valor menor que o estimado para o pesticida nas amostras similares que não receberam irradiação (36 dias). Com a adição de material orgânico, o tempo de meia-vida foi de 4,89 dias. Nessas condições, o processo de degradação via fotólise indireta teve uma contribuição significativa na degradação desse composto no meio. Os experimentos utilizando águas naturais também tiveram a influência da composição da água coletada. Os experimentos realizados com água da lagoa mostraram que sob irradiação solar, a degradação do PM é de primeira ordem e mais rápida. Os tempos de meia-vida obtidos para o PM nas amostras expostas diretamente à radiação solar e não irradiadas foram de 4,41 e 6,48 dias, respectivamente. Experimentos realizados sem irradiação mostraram que o processo de hidrólise é responsável pela degradação de 32% do PM na água da lagoa esterilizada. O tempo de meia-vida estimado para o PM nessas amostras foi de 24 dias, mostrando a importância do processo de biodegradação e fotólise na degradação do pesticida em estudo. No experimento realizado com a água do Rio Paraíba do Sul não foi verificada diferença significativa entre a degradação dos sistemas expostos ou não a luz solar ou esterilizados. Finalmente, também foi verificado que houve a conversão do PM em paraoxon metilico, um produto de degradação mais tóxico que o composto original. Este composto foi detectado apenas nas amostras expostas diretamente à radiação solar. Enfim, se por um lado a fotólise diminui o tempo de meia-vida do PM, por outro, leva a formação de um composto mais tóxico, o que pode ser prejudicial ao ecossistema.

[en] The deposition of pesticides in the environment is affecting a wide number of living organisms which are not necessarily regarded as agricultural pests. Recently, organochlorides were replaced by less persistent organophosphorous compounds as the most used pesticides substances. Meanwhile, the environmental fate of pesticides is controlled by several processes such as retention, transformation and transportation. In addition, the environmental persistence of a given pesticide is defined by taking into account the kind and dosage of the substance being used, and their rates of biotic and abiotic degradation. On the other hand, light-induced processes are among the most important causes of pesticides degradation. These processes include direct photolysis in which a pesticide absorbs light and degrades. Another common form of degradation is the photosensitization of dissolved components in water (e.g. natural organic matter, nitrate ions or iron (III)). Moreover, climatic characteristics can play a fundamental role in both instances (e.g., temperature, solar irradiation intensity, etc.). This work presents a study on the abiotic degradation of methyl parathion (MP) from a formulated commercial compound (Folisuper- 600Br®-Agripec) in natural and ultra-pure waters under sunlight. Photodegradation experiments were prepared using ultra-pure water samples which in some cases were contaminated with humic acid (Aldrich). In addition, samples of two natural water bodies were gathered from the Zumbi dos Palmares Lake and the Paraíba do Sul River (Rio de Janeiro state, Brazil) and sterilized for biodegradation assessment. The concentration of the tested pesticide was approximately 200 μg L-1. Degradation results confirmed that sunlight is an important factor in the decomposition of methyl parathion in natural waters, especially when associated to dissolved organic materials. Moreover, when the formulation was placed in ultra-pure water samples and exposed to sunlight, MP half-life time was 11.89 days. These results are lower than those found in the system without irradiation (32 days). In addition, the half-life time was 4.89 days when humic acid was added. Under humic conditions, indirect photolysis represented an important contribution in the explanation of the degradation process of methyl parathion. Furthermore, MP showed a different behavior in natural waters. Degradation results of the lake water showed that the degradation kinetics of methyl parathion under solar irradiation is of first order and faster than in a shadow bottle. The halflife time for experiments under irradiation and in the shade were of the 4.41 and 6.89 days, respectively. Experiments conducted in the shade showed that the hydrolysis process was responsible for degrading 32% of MP in the sterilized lake water. The estimated half-life time for this sample was the highest (24 days), showing the importance of the biodegradation and photolysis processes for methyl parathion. Kinetics data from MP degradation in river water samples showed no difference when the water was sterilized. Similar degradation and t1/2 were observed in all experiments, indicating a small difference when the system is exposed to irradiation and abiotic conditions caused by compounds present in the river water. Finally, the experiments showed the formation of methyl paraoxon, a highly toxic degradation product created only when sunlight is present.

MARIA CRISTINA CANELA GAZOTTI

ALEXANDRE MOURA STUMBO

Marco Tadeu Grassi

PAULO CESAR MUNIZ DE LACERDA MIRANDA

2009-04-03

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