Mecanismos de adsorción de los herbicidas atrazina y metil-bensulfurón en suelos andisoles y ultisoles chilenos : contribución de las fracciones orgánica y mineral
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2008Metadata
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Baez Contreras, María Estrella
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Mecanismos de adsorción de los herbicidas atrazina y metil-bensulfurón en suelos andisoles y ultisoles chilenos : contribución de las fracciones orgánica y mineral
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Los suelos chilenos de origen volcánico representan entre el 50-60 % del total de las
5.400.000 hectáreas de suelos arables. Estos poseen características que condicionarán el
comportamiento físico-químico de contaminantes orgánicos en el suelo. Entre ellas se
destacan el elevado contenido de materia orgánica (MO), una alta capacidad de intercambio
catiónico (CIC), pH ácido y la presencia dominante de minerales no-cristalinos y para
cristalinos que le confieren a los suelos una carga variable, dependiente del pH. Entre estos,
cobran especial importancia el alofán, un alumino-silicato amorfo y óxidos de hierro.
El comportamiento que presenten los plaguicidas en el suelo dependerá de los equilibrios
físicos y químicos del sistema, a los cuales contribuyen fundamentalmente la naturaleza
sorbato-sorbente y las interacciones soluto-solvente. En la actualidad no sólo se describe el
proceso de adsorción en diferentes suelos, sino que también con el objeto de contribuir a una
investigación mecanística del proceso, se realizan estudios en sus componentes individuales
como también en sus asociaciones, constituyéndose en superficies modelo.
El objetivo general de esta investigación fue describir el proceso de adsorción de dos
herbicidas pertenecientes a importantes familias químicas, el 6-cloro-N2-etil-N4- isopropil-
1,3,5-triazina-2,4-diamina (atrazina, que es una base débil) y Methyl 2-[(4,6-
dimethoxipirimidin-2-il)carbamoilsulfamoilmetil]benzoato (metil-bensulfurón, que es un
ácido débil), en suelos volcánicos chilenos.
En esta tesis se estudió la adsorción de los herbicidas en tres suelos del orden Andisol y tres
suelos del orden Ultisol: Piedras Negras (PN), Pemehue (PEM), Temuco (TEM) y Cudico
CUD), Metrenco (MET), Collipulli (COLL), respectivamente. De acuerdo al comportamiento
de adsorción de ambos herbicidas en los suelos, se escogieron tres suelos (PN, CUD y COLL) para extraer desde ellos las fracciones orgánicas, ácido húmico (AH), ácido Fúlvico (AF) y
residuo mineral-humina (HUM), con el objeto de estudiar su contribución individual en los
procesos de adsorción. Se sintetizaron además dos superficies un alumino-silicato recubierto
con óxido de hierro (AlSi-Fe) y posteriormente recubierto con AH, (AlSiFe-AH), simulando
en parte las superficies activas de un suelo natural; el AH usado para el recubrimiento, se
extrajo desde el suelo PN, debido a su mayor contenido de MO. Se estudió el efecto de metilbensulfurón
adsorbido en la carga superficial de dichas superficies utilizándose el modelo de
la Capacitancia Constante (MCC) para estudiar el efecto que produciría la presencia del
herbicida en los sitios SOH2
+, SOH y SO-.
Las isotermas de adsorción de los herbicidas en los suelos, fracciones orgánicas y superficies
sintéticas, se ajustaron al modelo empírico de Freundlich, del cual se obtuvieron los
parámetros Kf y n. Se evaluó la contribución de la MO a través del valor de KOC,
normalizando los valores de Kf respecto al contenido de carbono orgánico (CO). Del estudio
del comportamiento de adsorción de ambos herbicidas en las fracciones orgánicas, se explicó
la contribución de cada una de ellas en los procesos de adsorción. De igual forma, de la
interpretación de los datos obtenidos a partir del uso de superficies modelo, se plantearon los
mecanismos de adsorción predominantes que están asociados con la carga variable de los
grupos funcionales de la superficie, como a la de metil-bensulfurón. Los valores de Kf en
suelos fluctuaron entre 2,4-15,44 mL g-1, para atrazina y 8,4-20,8 mL g-1 para metilbensulfurón.
Entre las propiedades de los suelos, el % de CO y la CIC fueron los factores que
mejor correlacionaron con el valor de Kf para atrazina en los diferentes suelos
(r = 0,972 y 0,872, respectivamente), apreciándose mayor adsorción en la medida que
aumentó el contenido de CO.
Para metil-bensulfurón, se obtuvo un buen ajuste al emplear un modelo de correlación lineal
múltiple empleando el contenido de MO, hierro y área superficial (R2= 98,2 %). De acuerdo al
modelo al pH de los suelos, el contenido de CO sería el factor mas importante, resultando en
una contribución negativa del hierro, posiblemente debido a que los sitios activos presentes
especialmente en sus óxidos amorfos estarán fuertemente neutralizados por su unión a la
propia MO.
La adsorción de los herbicidas en las fracciones orgánicas de los suelos PN, CUD y COLL se
ajustaron al modelo de Freundlich. Las diferencias de valores de KOC entre AH y AF,
especialmente para los suelos CUD y COLL serían atribuibles a diferencias estructurales o de
composición que posea la materia orgánica y a las diferencias de pH que presentaron los
sistemas de adsorción, debido a que éste afectaría a los grupos funcionales de los coloides
húmicos y, específicamente, a la molécula de metil-bensulfurón.
La adsorción de metil-bensulfurón en las superficies AlSi-Fe y AlSi-Fe-AH, también fue
adecuadamente descrita por el modelo de Freundlich; los valores de Kf demostraron que los
óxidos de hierro amorfos tienen una importante participación en la adsorción del herbicida la
que fue incrementada al verse asociados con la materia orgánica. El valor de n, reflejó que la
superficie AlSi-Fe-AH, tuvo mayor heterogeneidad de sitios de adsorción, debido a la
presencia de los óxidos de hierro y además a los sitios aportados por la materia orgánica. Las
curvas de titulación potenciométrica mostraron para ambas superficies, que el herbicida
modificó la carga de éstas, produciendo un aumento de la carga negativa. Por otra parte, la
acidez de ambas superficies no se modificó por la adición del herbicida, con una variación
poco significativa en los valores.
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Tesis optar por el grado de Doctora en Química
Patrocinador
Proyecto BECA PG Nº 89-2002 y BECA PG Nº 67-2001 Vicerrectoría de Asuntos Académicos, Departamento de Postgrado y Postítulo U. de Chile
Identifier
URI: https://repositorio.uchile.cl/handle/2250/205529
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