Estudio cinético y de transporte de herbicidas en agua y suelo utilizados en los cultivos de arroz
Resumen
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.
Colecciones
- Tesis doctoral [104]