Evaluation of soil temperature effect on herbicide leaching potential into groundwater in the Brazilian Cerrado

Abstract

The effect of annual variations in the daily average soil temperatures, at different depths, on the calculation of pesticide leaching potential indices is presented. This index can be applied to assess the risk of groundwater contamination by a pesticide. It considers the effects of water table depth, daily recharge net rate, pesticide sorption coefficient, and degradation rate of the pesticide in the soil. The leaching potential index is frequently used as a screening indicator in pesticide groundwater contamination studies, and the temperature effect involved in its calculation is usually not considered. It is well known that soil temperature affects pesticide degradation rates, air-water partition coefficient, and water-soil partition coefficient. These three parameters are components of the attenuation and retardation factors, as well as the leaching potential index, and contribute to determine pesticide behavior in the environment. The Arrhenius, van't Hoff, and Clausius-Clapeyron equations were used in this work to estimate the soil temperature effect on pesticide degradation rate, air-water partition coefficient, and water-soil partition coefficient, respectively. The relationship between leaching potential index and soil temperature at different depths is presented and aids in the understanding of how potential pesticide groundwater contamination varies on different climatic conditions. Numerical results will be presented for 31 herbicides known to be used in corn and soybean crops grown on the municipality of São Gabriel do Oeste, Mato Grosso do Sul State, Brazil.

Susceptibilidade de espécies de plantas com potencial de fitorremediação do herbicida sulfentrazone

“…O sulfentrazone, (N -[2,4-dicloro-5-[4-(difluorometil)-4,5-dihidro-3 metil -5-oxo-1H -1,2,4-triazol -1-il] metanosulfonamida), do grupo químico aril triazolinonas, é um herbicida desenvolvido para aplicação preferencialmente em pré-emergência, controlando várias espécies de plantas daninhas infestantes, mono e dicotiledôneas, das culturas da cana-de-açúcar e soja, além do seu uso em pátios industriais (Rodrigues & Almeida, 1998). Além de persistente (Melo et al, 2010;Monquero et al, 2010), o sulfentrazone é classificado como móvel e tem alto potencial de lixiviação, tanto vertical (para água subterrânea), quanto horizontal (Paraíba et al, 2003;Martinez et al, 2008), principalmente por sua baixa afinidade pela matéria orgânica (K oc = 43).…”

Contaminação de águas subterrâneas por pesticidas: avaliação preliminar

“…Esses modelos são representações físicas, conceituais ou matemáticas da realidade, apresentando diferentes propósitos, tais como triagem -estabelecimento de prioridades, regulamentação/exposição -avaliações quantitativas e estabelecimento de regulamentos, e pesquisa -diversos tipos de aplicação e requerem grande número de dados 2 . Técnicas de triagem e índices para avaliação da lixiviação de pesticidas têm sido propostos como estágio inicial para indicar o potencial do impacto dessas substâncias no ambiente, podendo ser aplicados em avaliações de risco de contaminação da água subterrâ-nea por pesticidas 2,36,37 . Essas técnicas contemplam, isoladamente ou em conjunto, parâmetros que influenciam no transporte da molé-cula de pesticida do solo para água subterrânea.…”

“…Tais parâmetros são: propriedades do pesticida (solubilidade, pressão de vapor, coeficiente de adsorção normalizado em relação ao teor de carbono orgâ-nico do solo (K oc ) e coeficiente de partição octanol/água (K ow )), condições ambientais (clima, textura e conteúdo de água do solo), características da paisagem (topografia e presença de sistemas de drenagem e redes de entrada de escoamento de águas superficiais) e práticas de manejo (agricultura, seleção da cultura e método de aplicação do pesticida) 3,5,38 . Em um trabalho recente, Lourencetti et al 39 comparam alguns métodos descritos na literatura -critérios de "screening" da EPA 2 , índice de GUS ("Groundwater Ubiquity Score") 40 , Fatores de Atenuação (AF) e Retardamento (RF) 36 , índice de LIX ("Screening Leachability indeX") 41 e TLPI ("Temperature Leaching Potenctial Index") 37 -para avaliação do potencial de lixiviação de pesticidas, apresentando os fatores considerados e as equações relacionadas na construção dos mesmos. A ausência de dados sobre os pesticidas e metabólitos e estudo de efeitos combinados (aditivos, sinérgicos ou antagônicos) são apontados como limitações desses métodos.…”

Relation between soil temperature and biophysical parameters in Indian mustard seeds

“…Even a small rainfall event may change the hydrothermal regime in a way that may be suitable for crop growth and development. In the literature, however, soil temperature study is generally more employed in energy budgeting across different land use systems under various agroecology (Heusinkveld et al, 2004;Holmes et al, 2012;Hu and Feng, 2003;Sándor and Fodor, 2012) and soil related applications, for example, effect of soil temperature on pesticide degradation (Paraíba et al, 2003), soil microclimate under various tree stands (Johnson-Maynard et al, 2004), energy and water Int. Agrophys., 2013Agrophys., , 27, 359-367 doi: 10.2478Agrophys., /intag-2013 Relation between soil temperature and biophysical parameters in Indian mustard seeds (Li et al, 2009) and determining soil thermal properties from soil moisture content (Usowicz and Kossowki, 1999 was maintained.…”