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Lixiviación en columna de suelo de los herbicidas metsulfurón metilo y 2,4-d en suelos arroceros de los municipios de Espinal y Prado (Tolima)

Huertas Campos, Julián Andrés (2014) Lixiviación en columna de suelo de los herbicidas metsulfurón metilo y 2,4-d en suelos arroceros de los municipios de Espinal y Prado (Tolima). Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia.

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Resumen

El uso de plaguicidas destinados a prevenir, destruir o controlar cualquier tipo de plaga, incluido vectores de enfermedades, plantas o animales indeseables en la producción de alimentos , ha tenido un aumento significativo en los últimos años, gracias a los múltiples beneficios que genera tanto a productores como a consumidores [1, 2], entre otros el incremento entre la relación costo beneficio, la mejora de calidad y cantidad de las cosechas o la reducción de las pérdidas en la post cosecha. Sin embargo, dicho aumento puede traer algunas consecuencias negativas para el medio ambiente ya que se estima que alrededor de un 2 a 5% de estos cumple con su objetivo principal, el restante interacciona con todos los compartimentos ambientales [3]. La interacción de los plaguicidas con el ambiente genera varios tipos de movimiento, dentro de los que se destacan la lixiviación, la escorrentía o la volatilización. Cada uno de ellos involucra diferentes partes del ecosistema y se relacionan entre sí, con las condiciones climáticas, las características físicas y químicas de los plaguicidas y con los receptores en el medio ambiente. De la amplia gama de plaguicidas existentes en el mercado, los herbicidas son los más importantes en Colombia ya que alcanzaron ventas superiores a los 14 millones 700 mil litros (55,9%) [4]. El destino ambiental de los plaguicidas es una preocupación importante de los gobiernos, particularmente de los herbicidas por su aplicación directa al suelo [5].En los cultivos de arroz se suman dos características adicionales, la primera es que las malezas son la principal plaga, la segunda son las características anaeróbicas de este cultivo, ya que los rendimientos mayores en producción los brinda el arroz de riego o inundado, siendo el más usado en la zona centro [6]. En el presente trabajo de investigación, se evaluó la lixiviación en columna de suelo de los herbicidas metsulfurón metilo y ácido 2, 4 diclorofenoxiacético (2,4-D), para dos suelos en condiciones de inundación, ubicados en los municipios de Espinal y Prado, Departamento del Tolima, mayormente productores de arroz. Los ensayos se realizaron empleando columnas de 30 cm de longitud y 10,1 cm de diámetro. La cuantificación de los plaguicidas en las fracciones de lixiviados obtenidas en la base de la columna se realizó mediante técnicas cromatográficas. Una vez terminados los ensayos de lixiviación se realizaron extracciones de suelo, para determinar las concentraciones residuales de herbicidas en función de la profundidad [7]. Se representó la curva de elución (Breakthrough curve, BTC) de bromuro, 2,4-D y metsulfurón metilo en la columna de suelo saturado de agua del Municipio del Espinal. Se obtuvieron los coeficientes del modelo de transporte en equilibrio (CDE1) y no equilibrio (PNE2 y CNE3) mediante el programa CXTFIT 2. 1 que resuelven la ecuación de convección-dispersión, ajustando la curva obtenida de manera experimental [8, 9]. Para el herbicida 2,4-D, se calculó el coeficiente de retardo (R) en los modelos no equilibrio físico (PNE) y no equilibrio químico (2 site). Se observa que el valor estadístico del coeficiente de correlación (R) calculado fue significativamente igual en todos los modelos con respecto al promedio (2,0750,04), aunque el modelo que mejor se ajustó en las condiciones de nuestro experimento fue el de PNE. Con el valor del coeficiente de retardo mejor ajustado por las ecuaciones en PNE, se determinó la constante de adsorción para el herbicida en condiciones anaerobias (22,69 LKg-1), valor coincidente con el calculado por algunos investigadores en condiciones aerobias [10, 11]. Para el metsulfurón metilo se obtuvo la curva de lixiviación con las concentraciones de las muestras, aunque por la forma y la estructura de dicho gráfico no es posible ajustar la curva a las ecuaciones modelo del programa. Con respecto a la columna preparada con el suelo del Municipio de Prado, para el ion bromuro se obtuvo más de un 50% de la curva de elución; por otra parte no se obtuvieron las curvas de elución para el ácido 2,4-diclorofenoxiacético y metsulfurón metilo, ya que a lo largo del experimento se tuvo un flujo (0,04-0,06 ml/h) principalmente debido al alto porcentaje de arcillas dentro de este, razón por la cual se observó una mayor retención del bromuro y los herbicidas. Adicionalmente se observó que el volumen de agua eluido fue ¼ de volumen de poro, durante 6 meses aproximadamente que duró el ensayo. Dicho tiempo no fue suficiente para percolar la totalidad del trazador ni de los herbicidas. Finalmente se realizó la extracción de ion bromuro en el suelo utilizado para la columna de Prado encontrando un porcentaje de recuperación (suma de los lixiviados y la cantidad retenida en el suelo) de 94,6%. Mediante ensayos de degradación en biómetros, se evaluó la degradación en condiciones anaeróbicas para el 2,4-D en las muestras de suelo tanto del municipio de Espinal como el de Prado, encontrando un tiempo de vida media (DT50) para el 2,4-D de 11,13 días en el suelo de Espinal y 7,4 días para la muestra de suelo de Prado. Particularmente se observa la disminución del tiempo de vida media del 2,4-D con el incremento del contenido de arcillas en el suelo, fenómeno que se explica por el mayor retardo que presenta dicho herbicida en las arcillas, aunque la lixiviación se ajuste a las ecuaciones de PNE y la adsorción no sea representativa bajo dichas condiciones. Por otro lado dichos tiempos de vida media reflejan una trasformación rápida del herbicida en el momento que entran en contacto con el suelo, concluyendo que el potencial de lixiviación disminuye por la disminución de la concentración disponible en la matriz de suelo., Abstract. Pesticide use for preventing, destroying or controlling any pest, including vectors of diseases, unwanted plants or animals in food production, had a significant increase in recent years, thanks to the multiple benefits generated both producers and consumers [1, 2], including the increase between the cost-benefit ratio, improved quality and quantity of crops or reducing post harvest losses. However, this increase may bring some negative consequences for the environment as it is estimated that about 2-5% of these meets its primary objective, the remaining interacts with all environmental compartments [3]. The interaction of pesticides to the environment generates several types of movement, within which stand leaching, runoff or volatilization. Each involves different parts of the ecosystem and relates to each other, with the weather, the physical and chemical characteristics of pesticides and with receptors on the environment. Of the wide range of existing pesticides on the market, herbicides are the most important in Colombia and reaching sales of more than 14 million 700 thousand liters (55.9%) [4]. The environmental fate of pesticides is a major concern of governments, particularly herbicides by direct application to the soil [5]. Rice crops in two additional features are added, the first is that weeds are the major pest, the second are the anaerobic characteristics of this culture, as higher production yields in the irrigated rice provides or flooded, the most used in the downtown area. [6] In the present research, leaching was evaluated in soil column herbicide metsulfuron methyl acid and 2, 4 dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) for two soils under flooded conditions, located in the municipalities of Espinal and Prado Department of Tolima, mostly rice farmers. The tests were performed using columns of 30 cm long and 10.1 cm in diameter. Quantification of pesticides leachates fractions obtained base was performed by column chromatographic techniques. Once the leaching tests were completed soil extractions were performed to determine the residual levels of herbicide versus depth in [7]. The elution curve (Breakthrough curve, BTC) bromide, 2,4-D and metsulfuron methyl in the Espinal soil column in saturated conditions was plotted. The coefficients of the equilibrium transport model (CDE) and non equilibrium (PNE and CNE) by CXTFIT 2. 1 program is obtained which solve the convection-dispersion equation, adjusting the curve obtained experimentally [8, 9]. For the herbicide 2,4-D, the drag coefficient (R) was calculated in non-physical equilibrium (PNE) models, and non chemical equilibrium (site 2). It is noted that the statistical value of the correlation coefficient (R) calculated was significantly equal in all models from the average (2.075  0.04), although the model that best fit the conditions of our experiment was to PNE. With the value of the drag coefficient for the best-fitting equations PNE, the adsorption constant for the herbicide was determined under anaerobic conditions (22.69 L Kg-1), which coincides with the calculated value by some researchers in aerobic conditions [10, 11]. For metsulfuron methyl curve leaching concentrations of the samples were obtained, although the shape and structure of this graph is not possible to adjust the curve to the model equations program. Regarding the column prepared with soil Township Prado, for the bromide ion was obtained more than 50% of the elution curve; Moreover elution curves for 2, 4-dichlorophenoxyacetic acid and methyl metsulfuron were not obtained, since during the experiment, a flow (0.04-0.06 ml / h) were was mainly due to the high percentage clays within this, which is why a greater retention and herbicide bromide was observed. Additionally it was observed that the volume of eluate was ¼ water pore volume, for about 6 months of the trial. This time was not enough to percolate the entire tracer or herbicides. Finally the extraction of bromide ion in the soil used for column Prado finding a recovery percentage (sum of the leachate and the amount retained in the soil) of 94.6% was performed. By biometers degradation assays, degradation was evaluated under anaerobic conditions for 2,4-D in soil samples from both the town of Espinal like Prado, finding a half-life (DT50) for 2,4 -D of 11.13 days in soil Spinal and 7.4 days for soil sample Prado. Particularly decreased half-life of 2,4-D with increasing clay content in the soil, a phenomenon that is explained by the longer delay having said herbicide in clays is observed, although leaching meets the PNE equations and not representative adsorption under these conditions. Furthermore these reflect the half-lives of rapid herbicide transformation when in contact with soil, concluding that leaching potential decreases by decreasing the concentration available in the soil matrix.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Martínez Cordón, María José
Información adicional:Maestría en Ciencias Química
Palabras clave:Lixiviación, Columnas de suelo, Metsulfurón metilo, Ácido 2,4- diclorofenoxiacético, CXTFIT, Leaching, Soil columns, Metsulfurón methyl, 2,4-dichclorophenoxiacetic acid, CXTFIT software
Temática:5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 54 Química y ciencias afines / Chemistry
Unidad administrativa:Sede Bogotá > Facultad de Ciencias > Departamento de Química
Código ID:43401
Enviado por : bdigital4_ bog
Enviado el día :12 Noviembre 2014 17:51
Ultima modificación:13 Noviembre 2014 18:23
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