Destino ambiental de los herbicidas Ametrina y Diurón en suelos de Colombia y España mediante estudios de Adsorción y degradación en condiciones de laboratorio

Abstract

Los estudios demográficos a nivel mundial estiman que la población va en aumento y que esta tendencia se mantendrá en el tiempo en los próximos años, razón por la cual, el tema de la seguridad alimentaria ha cobrado vigencia durante los últimos años. Es por esto que actualmente existe una gran preocupación por el riesgo de contaminación y los posibles efectos sobre la salud que genera el uso frecuente de plaguicidas. Los estudios acerca del destino ambiental de estos compuestos en los países tropicales son escasos, especialmente en Colombia, en donde normalmente se tienen en cuenta los resultados de investigaciones realizadas en otros países con características agroclimáticas muy diferentes (zonas templadas), sin tener en cuenta las propiedades y particularidades de los suelos, así como de las prácticas agrícolas que se llevan a cabo en nuestro país, lo cual podría generar variaciones significativas tanto en el comportamiento como en el destino final de los plaguicidas aplicados. En el presente trabajo se evaluó el fenómeno de adsorción-desorción, así como el proceso de disipación de Diurón y Ametrina en un suelo de Colombia (SC) y un suelo de España (SE). Los ensayos de adsorción-desorción se realizaron con moléculas de los herbicidas marcados con 14C, empleando la técnica” Bach Equilibrium”. En ambos suelos y para ambos herbicidas hubo un buen ajuste a las isotermas de Freundlich con r2 mayores a 0,99. Para Diurón, los valores de Kfa = 12,82 ± 1,23 en SE muestran mayor poder de adsorción frente a SC (4,56 ± 0,26). De acuerdo con el ajuste de las isotermas de Freundlich y la evaluación del fenómeno de histéresis, se pudo establecer que Diurón representa un mayor riesgo de contaminación en el SC frente al riesgo que constituye en SE. En contraste, para la Ametrina se encontraron valores de Kfa = 6,47 ± 0,25 y de 3,05 ± 0,08 en SC y SE respectivamente, mostrando mayor interacción los sitios activos de SC en comparación con SE, debido principalmente a la afinidad que tiene este herbicida por los suelos con pH ácidos. En la evaluación del proceso de disipación se encontraron bajos porcentajes de mineralización para ambos suelos con Diurón (SC = 10,65% y SE = 2,30% a los 120 días de incubación), debido probablemente a la escasez de los microorganismos capaces de degradar este herbicida hasta CO2, con valores de DT50 para el proceso de 693,14 días y 3465,73 días para suelos de Colombia y España respectivamente. Así mismo, se pudo evidenciar que la fracción extractable con metanol en ambos suelos es alta (SC = 20% y SE = 45% a los 120 días de incubación), lo cual es de gran importancia ya que las interacciones que se generan entre el herbicida y el metanol son indicativas de una desorción lenta pero gradual del herbicida a través del tiempo. Para Ametrina, la mineralización en SC = 22,84% también es mayor al de SE = 1,23% a los 120 días de incubación. En SC los resultados muestran una población microbiana más adaptada o apta para mineralizar Ametrina, lo que se traduce en unos mayores porcentajes de mineralización. Adicionalmente, estos resultados son consistentes con la mayor afinidad que tiene este herbicida con los suelos de pH ácidos como es el caso en SC. En el caso de la vida media (DT50) de este herbicida (SC = 277,26 días y SE = 6931,47 días), los resultados para ambos suelos se encuentran en el rango de valores reportados en otros estudios y la diferencia que se encontró en ambos suelos está relacionada con las propiedades fisicoquímicas de los suelos evaluados. Así mismo, se pudo establecer que Diurón en ambos suelos tiene un bajo riesgo para lixiviar, teniendo en cuenta los resultados del índice de GUS (SC = 1,58 y SE = 1,46). Sin embargo, se deben tener en cuenta condiciones como el riego en los cultivos y la frecuencia de lluvias en una zona determinada, ya que esto podría movilizar el herbicida a través del suelo y generar lixiviación. En el caso de Ametrina, se pudo determinar que, para SC (GUS = 1,84), éste herbicida tiene un bajo riesgo para la lixiviación, debido principalmente a los fenómenos de adsorción. Sin embargo, para SE, el índice de GUS que se obtuvo (3,07) fue alto, lo cual se puede interpretar como alto riesgo de lixiviación, debido principalmente a la poca afinidad que tiene el herbicida por este suelo.

Demographic studies worldwide estimate that the population is increasing and that this trend will continue over time in the coming years, the reason for quality, the issue of food security and surveillance during the last years. It is because now or not there is great concern about the risk of contamination and the possible effects on health generated by the frequent use of pesticides. Studies on the environmental fate of these compounds in tropical countries are rare, especially in Colombia, where research results are usually taken into account in other countries with very different agroclimatic characteristics (temperate zones), without taking into account the properties and particularities of the soils, as well as the agricultural practices that are carried out in our country, in order to generate differences in both the behavior and the final destination of the pesticides applied.

In the present work, the phenomenon of adsorption-desorption was evaluated, as well as the Diuron and Ametryn dissipation process in a Colombian soil (SC) and a soil in Spain (SE). The adsorption-desorption tests were carried out with molecules of the herbicides marked with 14C, using the "Bach Equilibrium" technique. In both soils and for both herbicides there was a good fit to the Freundlich isotherms with r2 greater than 0.99. For Diuron, the values of Kfa = 12.82 ± 1.23 in SE show greater adsorption power against SC (4.56 ± 0.26). According to the adjustment of the Freundlich isotherms and the evaluation of the hysteresis phenomenon, it could be established that Diuron represents a greater risk of contamination in the SC compared to the risk that constitutes SE. In contrast, for the Ametrina, values of Kfa = 6.47 ± 0.25 and 3.05 ± 0.08 were found in SC and SE respectively, with active SC sites showing higher interaction compared to SE, mainly due to the affinity that this herbicide has for soils with acid pH.

In the evaluation of the dissipation process, low percentages of mineralization were found for both soils with Diuron (SC = 10.65% and SE = 2.30% at 120 days of incubation), probably due to the scarcity of microorganisms capable of Degrade this herbicide to CO2, with values of DT50 for the process of 693.14 days and 3465.73 days for soils of Colombia and Spain respectively. Likewise, it was possible to demonstrate that the fraction extractable with methanol in both soils is high (SC = 20% and SE = 45% at 120 days of incubation), which is of great importance since the interactions that are generated between the herbicide and methanol are indicative of a slow but gradual desorption of the herbicide over time. For Ametryn, the mineralization in SC = 22.84% is also higher than that of SE = 1.23% at 120 days of incubation. In SC the results show a microbial population more adapted or able to mineralize Ametryn, which translates into higher percentages of mineralization. Additionally, these results are consistent with the greater affinity that this herbicide has with acid pH soils, as is the case in SC. In the case of the half-life (DT50) of this herbicide (SC = 277.26 days and SE = 6931.47 days), the results for both soils are in the range of values reported in other studies and the difference between found in both soils is related to the physicochemical properties of the evaluated soils.

Likewise, it could be established that Diuron in both soils has a low risk for leaching, taking into account the results of the GUS index (SC = 1.58 and SE = 1.46). However, conditions such as irrigation in crops and the frequency of rainfall in a given area should be taken into account, as this could mobilize the herbicide through the soil and generate leaching. In the case of Ametryn, it could be determined that, for SC (GUS = 1.84), this herbicide has a low risk for leaching, mainly due to the adsorption phenomena. However, for SE, the GUS index obtained (3.07) was high, which can be interpreted as a high risk of leaching, mainly due to the low affinity of the herbicide for this soil.