Efecto de la modificación con arcilla y humus en la dinámica de herbicidas en un suelo chileno

Abstract

La contaminación de acuíferos por plaguicidas es un problema ambiental tanto a nivel nacional como mundial. Desde los años 90 se hizo notar la importancia estratégica que tenía para el desarrollo del país el aprovechamiento de los recursos hídricos subterráneos. En el caso del uso de agua subterránea para consumo humano, más de un 40% del volumen total consumido en las zonas urbanas de Chile tiene dicho origen, y en el caso del agua potable rural, esta cantidad aumenta a un 76%. En este seminario de título se estudió el comportamiento de dos herbicidas Atrazina y Trifluralina, seleccionados debido a que pertenecen a las regiones con mayores ventas de pesticidas, en un suelo agrícola: Suelo Alhué y modificado con arcilla (Caolinita) y humus. Las muestras de suelo original y suelo modificado se caracterizaron mediante sus propiedades fisicoquímicas: pH, CE, MO y textura. Se optimizó el método analítico para la cuantificación de Atrazina y Trifluralina por Cromatografía Líquida de Alta Resolución con Detector de Arreglo de Diodos (HPLC-PDA). Se estudió la cinética (tiempo de contacto) y, mediante experimentos en Batch, las isotermas de adsorción/desorción, así como la persistencia, de ambos compuestos en las muestras de suelo. El tiempo de contacto fue después de las 24 horas para ambos herbicidas. El estudio del modelo cinético de Elovich, mostró que para Atrazina ajusta en casi todos los casos, excepto con Caolinita 1%, mientras que para Trifluralina, no ajusta en el Suelo Alhué y con Caolinita 1% (R2 > 0,80 y ARE < 10%) Los estudios de adsorción mostraron para Atrazina un orden de adsorción: “Herbicida – Suelo < Herbicida – Suelo/Caolinita 1% < Herbicida – Suelo/Humus 1% < Herbicida – Suelo/Caolinita 10% < Herbicida – Suelo/Humus 10%”. Un comportamiento similar se observó con Trifluralina. Los resultados encontrados, indican que el agregado de Humus 10% al suelo aumenta más la adsorción que los otros agregados. Estos resultados fueron analizados mediante los modelos de Langmuir y Freundlich. El modelo de Langmuir no aplicó para ninguno de los dos herbicidas. El modelo de Freundlich representa adsorción física que se da en superficies heterogéneas, Atrazina y Trifluralina ajustaron de manera lineal en todas las muestras de suelo. La intensidad de adsorción (nf) resulto ser favorable para Trifluralina en algunas muestras, mientras que para Atrazina todos los valores resultaron cercanos a 1. La persistencia de los plaguicidas mostró que, tanto con el agregado de Caolinita como Humus al suelo, aumenta el tiempo de vida media para ambos herbicidas. Los resultados del índice de GUS mostraron que tanto Atrazina como Trifluralina serían clasificados como como compuestos lixiviables en todas las muestras de suelo (GUS > 2,8), siendo Trifluralina el plaguicida con mayores valores. En consecuencia, los residuos de Trifluralina podrían constituir un potencial agente de contaminación de las napas freáticas, debido a su baja solubilidad en agua (0,221 mg/L a 20 °C) y su estructura con características más neutras que limita la formación de puentes de hidrógeno, a diferencia de Atrazina que no sería un factor de contaminación debido a su menor persistencia y baja lixiviación, productos de degradación de estos compuestos podrían ser futuros estudios de esto.

Pollution of aquifers by pesticides is an environmental problem both nationally and globally. Since the 90s it was noted that the use of underground water resources was of strategic importance for the development of the country. In the case of the use of groundwater for human consumption, more than 40% of the total volume consumed in urban areas of Chile has this origin, and in the case of rural drinking water, this amount increases to 76%. In this seminar, the behavior of two herbicides Atrazine and Trifluralin, both of them selected because they belong to the regions with the highest sales of pesticides, in an agricultural soil: Alhué soil and samples of this modified whit clay (Kaolinite) and humus. The original soil and modified soil samples were characterized by their physicochemical properties: pH, EC, MO and texture. The analytical method was optimized for the quantification of Atrazine and Trifluralin by High Performance Liquid Chromatography with Photodiode-Array Detector (HPLC-PDA). The kinetics (contact time), the adsoption/desorption isotherms, by using Batch experiments, and the persistence of both compounds in the soil samples was studied. The contact time was after 24 hours for both herbicides. The study of the kinetic modelo of Elovich, showed that for Atrazine fits in almost all cases, except with Kaolinita 1%, while for Trifluralin, doesn’t fit on the Alhué soil and Kaolinite 1% (R2 > 0,80 and ARE < 10%). The adsorption studies showed an adsorption orden for Atrazine: “Herbicide – Soil < Herbicide – Soil/Kaolinite 1% < Herbicide – Soil/Humus 1% < Herbicide – Soil/Kaolinite 10% < Herbicide – Soil/Humus 10%”. A similar behavior was observed whit Trifluralin. The results found indicate that the addition of Humus 10% to the soil increases the adsoption more than the other aggregates. These results were analyzed using the Langmuir and Freundlich models. The Langmuir model did not apply to either herbicide. The Freundlich model represents physical adsorption that occurs on heterogeneous surfaces, Atrazine and Trifluralin were linearly adjusted in all soil samples. The adsorption intensity (nf) proved to be favorable for Trifluralin in some samples, whereas for Atrazine, all values were close to 1 The persistence of the pesticides showed that with both the addition of Kaolinite and Humus to the soil increases the half-life time for both herbicides. The results of the GUS index showed that both Atrazine and Trifluralin would be classified as leachable compounds in all soil samples (GUS > 2,8), Trifluralin being the pesticide with the highest values. As a consequence, Trifluralin residues could constitute a potential agent of groundwater contamination, due to its low water solubility (0,221 mg/L at 20 °C) and ist structure with more neutral characteristics limiting the formation of hydrogen bridges, unlike Atrazine the would not be a contamination factor due to its lower persistence and low leaching, degradation products of these compounds could be future studies of this.