Estudio cinético y de transporte de herbicidas en agua y suelo utilizados en los cultivos de arroz

Abstract

En la actualidad, la población mundial supera los 6.000 millones de personas, con una ingesta diaria aproximada de 2.700 kcal en promedio. Esta situación hace que el acceso a los alimentos cobre una gran importancia y, por ello, la agricultura se convierte en el eje central de la economía mundial. En este contexto, el uso de fitosanitarios presenta grandes ventajas atendiendo a las necesidades tanto de la sociedad como de productores de mantener los cultivos libre de plagas. Sin embargo, el uso de estos compuestos no está exento de problemas, ya que sus residuos, además de ser potencialmente tóxicos para el ser humano, pueden constituir en ciertos casos una importante fuente de contaminación en las zonas donde se emplean durante tiempos más o menos largos. Cuando se aplica un plaguicida al cultivo se produce directamente un depósito en la planta e indirectamente otro depósito en el suelo. Los residuos de plaguicida así acumulados son susceptibles de sufrir diferentes procesos (adsorción, degradación, volatilización, lixiviación, etc.) que determinarán su destino en el medio ambiente. La gran cantidad de residuos de productos fitosanitarios encontrados en las diferentes matrices medioambientales, como consecuencia de estos procesos, hace necesario el desarrollo de métodos analíticos capaces de determinar estos residuos de una manera fiable, con procedimientos de extracción efectivos y rápidos que requieran volúmenes mínimos de disolventes tóxicos. Mediante estos sistemas de análisis se podrá, además, realizar el estudio de los diferentes procesos que van a determinar el comportamiento ambiental de los plaguicidas después de su aplicación. Si bien en la República Argentina el territorio destinado a la siembra de arroz representa menos del 1% del total sembrado de cereales y oleaginosas, la Provincia de Corrientes destina, debido a sus características tanto edáficas como climáticas, casi el 46% de su territorio, convirtiéndola en la principal proveedora de arroz del país. La estructura productiva correntina tiene un fuerte basamento en las actividades agrícolas, esta producción llevada a niveles industriales para poder responder a la demanda actual de alimentos no sería posible sin el uso de plaguicidas, pesticidas o productos fitosanitarios. Dentro de la amplia variedad de plaguicidas utilizados con diversos fines, se han seleccionado como objeto de estudio en este trabajo compuestos con acción herbicida debido a que representa aproximadamente el 75% de los plaguicidas utilizados en Argentina, superando ampliamente a los fungicidas, insecticidas y otros. Se ha profundizado en el estudio de dos herbicidas de la familia de los fenoxiácidos, el ácido 2,4-diclorofeniacético (2,4-D) y el ácido 4-cloro-2- metilfenoxiacético (MCPA). Ambos herbicidas son hormonales. Actúan simulando hormonas del crecimiento, se translocan con facilidad, y actúan de forma sistémica en las plantas alterando el desarrollo y crecimiento de las mismas. Estos herbicidas son ampliamente utilizados en el control de malezas de hoja ancha y dicotiledóneas principalmente en el cultivo de arroz. Los objetivos de este trabajo son, por lo tanto, la implementación de una metodología analítica que permita la determinación de los herbicidas 2,4-D y MCPA en matrices de suelo y agua de campos de arroz de los Departamentos de Itatí y Mercedes, así como evaluar e identificar los factores que afectan el destino ambiental de ambos herbicidas en ambos suelos. Mediante la implementación de la metodología propuesta fue posible confirmar la identidad de los herbicidas a nivel de trazas utilizando la extracción en fase sólida (SPE) como método de pre concentración de la muestra y posterior cuantificación por HPLC-UV. Este método ha permitido obtener unas recuperaciones medias entre el 90 y el 99,7% y un límite de detección de 0,03 mg L- 1 para el 2,4-D y 0,02 mg L-1 para el MCPA. Por otra parte, para poder evaluar e identificar los factores que afectan el destino ambiental de los herbicidas, fue necesario dividir el estudio en los tres grandes procesos que lo gobiernan, adsorción-desorción, lixiviación y degradación. Para la elaboración de esta Tesis se han estudiado los siguientes aspectos del proceso de adsorción-desorción: - Estudio del efecto de la temperatura. Se estudió la cinética de adsorción de los herbicidas a diferentes temperaturas para conocer el tiempo de equilibrio necesario para llevar a cabo los procesos de adsorción. Además este ensayo nos permitió no solo determinar que la adsorción sigue una cinética de segundo orden, lo que nos estaría indicando que el mecanismo controlante de la velocidad de adsorción es la reacción de adsorción del herbicida en el adsorbente y no la transferencia de masa, también se pudo determinar que la adsorción en ambos suelos de ambos herbicidas fue exotérmica y por esta razón se ve desfavorecida por el aumento de la temperatura. – Estudio del proceso de adsorción-desorción. Se logró determinar que ambos herbicidas se adsorben a ambos suelos siguiendo el modelo de Freundlich. Con respecto a la reversibilidad del proceso se compró que el 2,4-D es reversible en ambos suelos y el MCPA en cambio, es irreversible. Estos resultados podrían indicar que el comportamiento depende de la estructura y no de las propiedades del suelo. Además, se estudió el proceso de lixiviación de los herbicidas utilizando columnas de suelo de armado manual y se obtuvieron porcentajes de recuperación 40% en Itatí y 29% en Mercedes para el 2,4-D y 47% y 62% para el MCPA, respectivamente. Estos resultados están en concordancia con los resultados teóricos obtenidos a partir del cálculo del índice de GUS. Éstos resultados sugieren un potencial de lixiviación moderado en ambos suelos con contenido de arcilla y materia orgánica medio, pH cercanos a la neutralidad y condiciones de saturación. Por último, del estudio del proceso de degradación se obtuvieron los tiempos de vida media de ambos herbicidas en los suelos de Itatí y Mercedes, además la influencia de la temperatura y la humedad en la degradación. Del análisis de estos resultados se pudo comprobar que a mayor temperatura y humedad disminuye el tiempo de vida media. Teniendo en cuenta que en ningún caso los tiempos de vida media obtenidos superan los 5,58 días para el 2,4-D y 16,98 días para el MCPA, podemos concluir que predomina como fenómeno de destino ambiental el proceso de degradación, reduciéndose la posibilidad de contaminación de las aguas subterráneas.