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Tipo: Tese
Título: Impactos químicos, biológicos e ecológicos de agrotóxicos e metais pesados em solos da Serra da Ibiapaba, Ceará
Título em inglês: Chemical, biological and ecological impacts of pesticides and heavy metals on soils in the Ibiapaba mountain range, Ceará
Autor(es): Martins, Thais da Silva
Orientador: Escobar, Maria Eugenia Ortiz
Palavras-chave em português: Índices de risco ecológico;Contaminação do solo;Enzimas do solo;Saúde do solo;Bioindicadores de solo
Palavras-chave em inglês: Ecological risk indices;Soil contamination;Soil enzymes;Soil health;Soil bioindicators
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::CIENCIA DO SOLO
Data do documento: 2024
Citação: MARTINS, Thais da Silva. Impactos químicos, biológicos e ecológicos de agrotóxicos e metais pesados em solos da serra da Ibiapaba, Ceará. 2024. 104 f. Tese (Doutorado em Ciência do Solo) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Resumo: A contaminação de solos agrícolas por agrotóxicos e metais pesados (MP) representa uma grave ameaça ambiental, especialmente em regiões tropicais como o Brasil, onde o uso intensivo de agrotóxicos é comum. As enzimas do solo, essenciais para a ciclagem de nutrientes e a saúde do solo, podem ser afetadas por esses contaminantes, comprometendo a fertilidade e a atividade microbiana. No entanto, os efeitos combinados de MP e agrotóxicos sobre a atividade enzimática ainda são pouco compreendidos, apesar de seu impacto negativo potencial. Este estudo propõe que o uso prolongado de agrotóxicos aumenta a concentração de metais pesados no solo, reduzindo a atividade enzimática e alterando a ciclagem de nutrientes. Além disso, considera-se que a duração do cultivo e o período sazonal influenciam a concentração dos resíduos no solo. Objetivamos investigar os efeitos do uso intensivo de agrotóxicos e da contaminação por metais pesados na qualidade do solo, com ênfase na atividade enzimática e na persistência de resíduos ao longo do tempo e em diferentes condições sazonais. Analisamos a presença de 45 agrotóxicos e sua interação com MP em solos de áreas de cultivo de flores com diferentes tempos de exposição (5 e 10 anos) e em área de mata nativa em São Benedito, CE, durante os períodos seco e chuvoso. Quantificamos as concentrações de Cd, Cu, Mn, Pb e Zn, utilizamos índices de risco ecológico para avaliar os níveis de contaminação e a atividade enzimática (arilsulfatase, β-glicosidase, fosfatase ácida, urease). Os resultados indicaram os efeitos negativos da contaminação do solo sobre a microbiota do solo, com as maiores concentrações de MP e agrotóxicos observadas na área cultivada por mais tempo, principalmente no período seco. A presença de agrotóxicos também foi detectada na área de mata nativa, indicando a persistência e o transporte desses compostos além das áreas cultivadas. A concentração total dos agrotóxicos variou entre os períodos, com 1.028,73 ng g-1 no período chuvoso e 4.793,95 ng g-1 no período seco, refletindo um aumento nos resíduos na estação seca. O herbicida pendimethalin apresentou a maior concentração média na área cultivada há 10 anos, com 356,80 ng g-1. A presença de organofosforados foi correlacionada negativamente com a atividade da arilsulfatase e urease, indicando redução na qualidade do solo devido à interferência desses compostos nos processos bioquímicos. Observou-se uma correlação positiva entre organofosforados e as atividades de β-glicosidase e fosfatase ácida, sugerindo efeitos complexos. Além disso, houve correlações negativas entre os MP (especialmente Cu, Mn e Zn) e a atividade da arilsulfatase, e a redução da urease na presença de Cd. A estequiometria enzimática nas áreas cultivadas demonstrou aumento no vetor comprimento, indicando que Cd, Cu, Mn e Zn aumentam a limitação do carbono microbiano. A introdução contínua de agrotóxicos eleva os níveis de contaminação por MP e compromete a atividade enzimática, afetando a capacidade do solo de sustentar processos ecológicos essenciais. Este estudo ressalta a urgência de diretrizes para mitigar os impactos da contaminação sobre os solos, protegendo a sustentabilidade agrícola e a saúde do solo a longo prazo.
Abstract: Contamination of agricultural soils by pesticides and heavy metals (HM) represents a serious environmental threat, especially in tropical regions such as Brazil, where intensive use of pesticides is common. Soil enzymes, essential for nutrient cycling and soil health, can be affected by these contaminants, compromising fertility and microbial activity. However, the combined effects of HM and pesticides on enzymatic activity are still poorly understood, despite their potential negative impact. This study proposes that prolonged use of pesticides increases the concentration of heavy metals in the soil, reducing enzymatic activity and altering nutrient cycling. Furthermore, the duration of cultivation and the seasonal period are considered to influence the concentration of residues in the soil. We aimed to investigate the effects of intensive use of pesticides and contamination by heavy metals on soil quality, with emphasis on enzymatic activity and residue persistence over time and under different seasonal conditions. We analyzed the presence of 45 pesticides and their interaction with HM in soils from flower cultivation areas with different exposure times (5 and 10 years) and in a native forest area in São Benedito, CE, during the dry and rainy seasons. We quantified the concentrations of Cd, Cu, Mn, Pb and Zn, and used ecological risk indices to evaluate contamination levels and enzymatic activity (arylsulfatase, β-glucosidase, acid phosphatase, urease). The results indicated the negative effects of soil contamination on the soil microbiota, with the highest concentrations of HM and pesticides observed in the cultivated area for the longest time, mainly in the dry season. The presence of pesticides was also detected in the native forest area, indicating the persistence and transport of these compounds beyond the cultivated areas. The total concentration of pesticides varied between periods, with 1,028.73 ng g-1 in the rainy season and 4,793.95 ng g-1 in the dry season, reflecting an increase in residues in the dry season. The herbicide pendimethalin presented the highest average concentration in the cultivated area 10 years ago, with 356.80 ng g-1. The presence of organophosphates was negatively correlated with the activity of arylsulfatase and urease, indicating a reduction in soil quality due to the interference of these compounds in biochemical processes. A positive correlation was observed between organophosphates and the activities of β-glucosidase and acid phosphatase, suggesting complex effects. Furthermore, there were negative correlations between HM (especially Cu, Mn and Zn) and arylsulfatase activity, and a reduction in urease in the presence of Cd. Enzyme stoichiometry in cultivated areas demonstrated an increase in vector length, indicating that Cd, Cu, Mn and Zn increase microbial carbon limitation. The continuous introduction of pesticides increases HM contamination levels and compromises enzyme activity, affecting the soil's ability to sustain essential ecological processes. This study highlights the urgency of guidelines to mitigate the impacts of contamination on soils, protecting agricultural sustainability and soil health in the long term.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/79138
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/2609988125664613
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0001-7530-3338
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/0354607134470549
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:PPCS - Teses defendidas na UFC

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