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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autora: Souza, Josefina Aparecida de
Título: Estudo da Biodegradação do Ácido 2,4-Diclorofenoxiacético em Formulações de Liberação Controlada
Ano: 1999
Orientador: Prof. Dr. Nelson Eduardo Durán Caballero
Coorientador: Dr. André Luis Ferraz
Departamento: Química Orgânica
Palavras-chave: Lignina, Perdas por degradação, Herbicida
Resumo: O herbicida 2,4-D de grau técnico (ácido 2,4-diclorofenoxiacético, 2,4-D livre), e o herbicida retido em formulações de liberação controlada à base de lignina (2,4-D/FLC), foram submetidos à biodegradação. Para isto foram empregados a bactéria Pseudomona putida, o fungo Phanerochaete chrysosporium, e microflora do solo. Diferentes taxas de degradação foram observadas de acordo com as diferentes concentrações iniciais do herbicida no meio. Nas concentrações iniciais de 5, 10 e 20 mg/L de 2,4-D livre, P. chrysosporium, degradou 12, 45 e 56% do herbicida , respectivamente. A 40, 60 e 80 mg/L de 2,4-D, observou-se 35% de degradação, e a 100 mg/L 25% de degradação. Para as FLC observou-se 20,43, 46 e 42% de degradação para 10, 20, 40 e 60 mg/L de 2,4-D, respectivamente. Os experimentos com P.putida e 2,4-D livre apresentaram 19% de degradação a uma concentração de 10 mg/L. Acima desta concentração, nenhuma degradação foi observada. Já para a FLC a 10 e 100 mg/L de 2,4-D, foram observados 29 e 12% de degradação, respectivamente. Os experimentos em solo foram realizados à concentração constante de 9,4 Kg/ha de 2,4-D. Em solo sem estimulação do crescimento dos microrganismos, o 2,4-D livre apresentou entre 7-10% de degradação, e o solo com estimulação, 44,5 4,5%. Já o 2,4-D em FLC apresentou 17 3% e nenhuma degradação para os solos com e sem estimulação do crescimento inicial dos microrganismos, respectivamente. A ausência de metabólitos da via degradativa do 2,4-D determinadas por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa, demonstrou que as condições empregadas nos ensaios de degradação, favoreceram a mineralização do herbicida. O aumento da porosidade da FLC após degradação pelo fungo e pela bactéria, observado através de análise de microscopia eletrônica de varredura, demonstrou que a formulação sofreu alterações físicas após o processo de degradação. A hidrólise da função éster entre o 2,4-D e lignina, foi observada através de análise por FTIR das FLC. Estas modificações físicas e químicas resultaram num aumento da velocidade de liberação do herbicida da FLC. As constantes de difusão aparente do 2,4-D da FLC passaram de 9 dias para 17 e de 12 dias para 16 dias, após tratamento com o fungo e a bactéria, respectivamente. A FLC atuou como uma barreira à biodegradação do ingrediente ativo presente em seu interior. Porém, maiores ou menores taxas de degradação do ingrediente ativo dependeram da concentração inicial proporcionada pelo sistema de liberação controlada.
Abstract: Technical grade 2,4-D (2,4-dichlorophenoxyacetic acid, i.e., free 2,4-D), and the herbicide retained in lignin-based controlled release formulations (2,4-D/CRF), were submitted to biodegradation. For this purpose, Pseudomona putida bacteria, Phanerochaete chrysosporium fungus and soil microflora were utilized. Different degradation rates were observed in accordance with different initial herbicide concentrations in the medium. In the initial free 2,4-D concentrations of 5, 10 and 20 mg/L, P. chrysosporium degraded 12, 45 and 56% of the herbicide, respectively. For 40, 60 and 80 mg/L of 2,4-D, 35% degradation was observed, and for 100 mg/L, 25%. For the CRF, 20, 43, 46 and 42% degradation for 10, 20, 40 and 60 mg/L was observed, respectively. Experiments with P.putida and free 2,4-D presented 19% degradation in a concentration of 10 mg/L. In concentrations greater than 10 mg/L, no degradation was observed. Comparatively, for CRF of 10 and 100 mg/L of 2,4-D, 29 and 12% degradation was observed, respectively. Experiments in soil were carried out at a constant 2,4-D concentration of 9.4 Kg/ha. In soil not stimulated by growth of microorganisms, free 2,4-D presented between 7-10% degradation, and stimulated soil, 44.5 4.5% degradation. In comparison, the CRF 2,4-D presented 17 3% degradation and no degradation for soils with and without stimulation of the initial growth of the microorganisms, respectively. The absence of metabolites of the 2,4-D degradation via was determined by gas chromatography coupled with mass spectrometry, and demonstrated that the conditions utilized in the degradation experiments favored the mineralization of the herbicide. A CRF porosity increase after degradation by fungus and bacteria was observed by means of scanning electronic microscopy, and demonstrated that the formulation had undergone physical and chemical modifications after the degradation process. The hydrolysis of the ester group between the 2,4-D and lignin was observed by FTIR analysis of the CRF. These physical and chemical modifications resulted in a herbicide release rate increase in the CRF. Apparent 2,4-D diffusion constants of the CRF went from 9 days to 17, and from 12 days to 16 days after treatment with fungus and bacteria, respectively. The CRF acted as a barrier to biodegradation of the active ingredient present in the formulation. However, greater ar smaller degradation rates of the active ingredient depended on the initial concentration provided by the controlled release system.
Arquivo (Texto Completo): vtls000188381.pdf ( tamanho: 2,36MB )

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