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Previous issue date: 2017-08-31 / There is a strong and unavoidable commitment between water protection and its conditions of use to meet human needs, such as obtaining food, feed, fiber, biofuels and biomass. However, the inappropriate use of technologies such as agricultural pesticides can jeopardize the evolution observed in the agricultural sector. In sugarcane, several agricultural pesticides are applied simultaneously, and a set of these can be detected in the same body of water, characterizing a contamination of the water by means of mixtures of pesticides with different concentrations occurring simultaneously in a body of private water. Thus, the objective of this work was to estimate the gray water volume of the pesticide mixture (herbicides) based on the toxicity of each pesticide used in a sugarcane cultivation system in a soil in the Sugarcane Zone of Pernambuco. For this, the model developed by Paraiba et al. (2014), who assumes that pesticides are organic compounds with well-defined functions and known toxic effects, and follow first order kinetics and linear sorption process. The gray water volume is then determined by: physical-chemical characteristics of pesticides, such as soil half-life (t1/2) and organic carbon partition coefficient in the soil of the pesticide (KOC); of pesticide application rates (dose); of soil physical-chemical properties, such as soil density (ρd), soil organic carbon fraction (fOC), and volumetric water content in field capacity (θfc); and the lowest concentration value inducing half the maximum effect of a substance in a population of organisms (EC50). The volume of gray water is calculated for each of the pesticides used in the different situations in which it was applied, the gray water volume of the pesticide mixture being obtained by the sum of the gray water volume of each of the pesticides. The gray water volume of the pesticide mixture was 1.57x106 m3 in the 11.86 ha, or 1.32x105 m3 ha-1 The largest volumes of gray water and higher rankings of the blend were Amicarbazone and Hexazinone, with 1.05x105 m3 ha-1 (r = 5) and 3.71x104 m3 ha-1 (r = 4.6), respectively, influenced by the high dose applied in the case of Amicarbazone, and the low PNEC in the case of Hexazinone, which demonstrates the importance of considering the organism more susceptible to PNEC calculation, making the volume of gray water found safe for the whole ecosystem. The lowest volumes of gray water were from Paraquat and Glyphosate, with gray water volume of 1.64 and 8.43 m3 ha-1, respectively. Finally, the gray water volume for the yield of the sugarcane crop under cultivation at the Argisol dystrophic Yellow at 1731.1 m3 ton-1 was estimated, being a high value for the gray footprint of the sugarcane, which demonstrates the as this crop may require water resources to dilute its load of contaminants. Therefore, a combination of pesticides should be used to reduce the volume of gray water, taking into account the ranking of the pesticides used in this mixture, so that they bring the same results of productivity and quality. With the approximation of gray water volume of pesticides per hectare and pesticide ranking, it was possible to validate the model developed by Paraiba et al. (2014) to estimate the gray water volume of the pesticide mixture, which model is more accurate and conservative of the environment among the existing models to obtain this component of the water footprint. / Há um compromisso forte e inevitável entre a proteção da água e suas condições de utilização para suprir as necessidades do ser humano, tais como a obtenção de alimentos, rações, fibras, biocombustíveis e biomassa. Entretanto, o uso inadequado de tecnologias como, por exemplo, os defensivos agrícolas, pode colocar em risco a evolução observada no setor Agropecuário. Em cana-de-açúcar, vários defensivos agrícolas são aplicados simultaneamente, sendo que um conjunto destes pode ser detectado em uma mesma massa de água, caracterizando uma contaminação da água por meio de misturas de pesticidas com diferentes concentrações que ocorrem simultaneamente em um corpo de água particular. Assim, o objetivo deste trabalho foi estimar o volume de água cinza da mistura de pesticidas (herbicidas) baseada na toxicidade de cada pesticida usado em um sistema de cultivo de cana-de-açúcar em um solo da Zona Canavieira de Pernambuco. Para tanto, utilizou-se o modelo desenvolvido por Paraiba et al. (2014), que assume que os pesticidas são compostos orgânicos com funções bem definidas e efeitos tóxicos conhecidos, e seguem uma cinética de primeira ordem e processo de sorção linear. O volume de água cinza é então determinado através de: características físico-químicas de pesticidas, como meia-vida no solo (t1/2) e coeficiente de partição de carbono orgânico no solo do pesticida (KOC); das taxas de aplicação de pesticidas (dose); de propriedades físico-químicas do solo, como densidade do solo (ρd), fração de carbono orgânico do solo (fOC) e conteúdo volumétrico de água na capacidade de campo (θfc); e do menor valor da concentração que induz metade do efeito máximo de uma substância em uma população de organismos (EC50). O volume de água cinza é calculado para cada um dos pesticidas usados, nas diferentes situações em que este foi aplicado, sendo o volume de água cinza da mistura de pesticidas obtido pelo somatório de volume de água cinza de cada um dos pesticidas. O volume de água cinza da mistura de pesticidas foi de 1,57x106 m3 nos 11,86 ha, ou 1,32x105 m3 ha-1. Os maiores volumes de água cinza e maiores rankings da mistura foram do Amicarbazona e o Hexazinona, com 1,05x105 m3 ha-1(r = 5) e 3,71x104 m3 ha-1 (r = 4,6), respectivamente, influenciados pela alta dose aplicada, no caso do Amicarbazona, e ao baixo PNEC, no caso do Hexazinona, que demostra a importância de considerar o organismo mais susceptível para o cálculo da PNEC, tornando o volume de água cinza encontrado, seguro para todo o ecossistema. Os menores volumes de água cinza foram do Paraquat e do Glifosato, com volume de água cinza de 1,64 e 8,43 m3 ha-1, respectivamente. Por fim, foi estimado o volume de água cinza para o rendimento da cultura da cana-de-açúcar sob cultivo no Argissolo Amarelo distrófico em 1731,1 m3 ton-1, sendo um valor elevado para a pegada cinza da cana, que demonstra o quanto essa cultura pode exigir de recursos hídricos para diluir sua carga de contaminantes. Logo, uma combinação de defensivos agrícolas deve ser utilizada para diminuir o volume de água cinza, levando-se em consideração o ranking dos pesticidas utilizados nesta mistura, de forma que tragam os mesmos resultados de produtividade e qualidade. Com a aproximação dos dados de volume de água cinza dos pesticidas por hectare e ranking de pesticidas, foi possível validar o modelo desenvolvido por Paraiba et al. (2014) para estimar o volume de água cinza da mistura de pesticidas, sendo esse modelo o mais preciso e conservador do meio ambiente entre os modelos existentes para se obter esse componente da pegada hídrica.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2:tede2/7706 |
| Date | 31 August 2017 |
| Creators | VALE, Ricardo Lins |
| Contributors | MACIEL NETTO, André, XAVIER, Bruno Toríbio de Lima, CORRÊA, Marcus Metri, SILVA, João Paulo Siqueira da, MACIEL NETTO, André |
| Publisher | Universidade Federal Rural de Pernambuco, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, UFRPE, Brasil, Departamento de Tecnologia Rural |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE, instname:Universidade Federal Rural de Pernambuco, instacron:UFRPE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 3483593495604125801, 600, 600, 600, 7677772785871777552, 8091417577959244317 |
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