Interacción de plaguicidas utilizados en la región semiárida pampeana con minerales constituyentes del suelo

Abstract

Los beneficios que los herbicidas han brindado a la producción de cultivos son incuestionables, pero es importante resaltar que solamente una parte de lo que se aplica ejerce su función, el resto es distribuido en el ambiente. Surge entonces la preocupación de los efectos sobre la salud de humanos y animales ya que cierta cantidad permanece retenida a los componentes del suelo y de los sedimentos, y desde allí puede migrar hacia aguas de recreación y consumo, deteriorando de esta manera la calidad del agua. Luego de una introducción general en los capítulos 1 y 2, en el capítulo 3 se propone y utiliza un método simple y económico para cuantificar por UV-Vis al herbicida glifosato a través de la derivatización con FMOC-Cl (9-fluorenilmetil cloroformato). Se aplica este método para realizar isotermas de adsorción en muestras de suelo de la región semiárida pampeana y una muestra de goethita sintética. En el capítulo 4 se presenta un estudio por medio de espectroscopia ATR-FTIR de la adsorción competitiva entre glifosato y fosfato sobre goethita a pH constante. Puesto que ambas sustancias forman complejos superficiales de esfera interna con los mismos grupos de la goethita, se propone un mecanismo de intercambio de ligando para esta reacción. En el capítulo 5 se presenta un estudio por medio de isotermas de adsorción, movilidades electroforéticas y XPS de la adsorción competitiva entre glifosato y fosfato sobre goethita. Se evaluó el efecto de pH y de la concentración de fosfato. Los resultados obtenidos pueden ser interpretados teniendo en cuenta la competencia entre glifosato y fosfato y la presencia de sitios superficiales libres disponibles para la adsorción. Cuando hay muchos sitios libres disponibles las dos sustancias se adsorben de manera prácticamente independiente. En cambio, cuando quedan pocos sitios libres la competencia se hace más evidente. Los datos de XPS corroboran también la adsorción competitiva. En el capítulo 6 se presenta un estudio por medio de espectroscopia ATR-FTIR y de experimentos tipo “batch” de la cinética de adsorción de glifosato en ferrihidrita y de la competencia glifosato-citrato. Los resultados muestran que las dos sustancias compiten por los mismos sitios de adsorción y que el citrato es capaz de desplazar al glifosato de la superficie. La invariabilidad en la forma de los espectros indica que no se modifica la identidad de las especies involucradas en la competencia. En el capítulo 7 se presenta un estudio de adsorción del herbicida metsulfurón metil en 30 suelos de la región Semiárida Pampeana. Se determinó que los factores más importantes que controlan esta adsorción son el contenido de materia orgánica y el pH. La estimación de la movilidad a través del índice GUS mostró que este herbicida puede lixiviar en todos los suelos estudiados.

Herbicides seem to be absolutely necessary for crop production. However, only a small fraction of the applied dose acts as a weed killer, and the rest is dispersed in the environment. Significant amounts may eventually reach the soil and remain in the soil or be transported to other areas like underground water, lakes and streams. Herbicide pollution is becoming an important issue because they can affect nontarget organisms. Chapters 1 and 2 are introductory and background information is given. In chapter 3, a novel, simple and inexpensive method for glyphosate quantification is proposed. This method allows quantifying glyphosate by UV-Vis spectroscopy with a previous derivatization step with FMOCCl (9-fluorenyl methoxycarbonyl chloride). This method has been successfully used in adsorption isotherms experiments with soils of the semiarid pampean region and with a synthetic goethite sample. Chapter 4 presents an ATR-FTIR study of the competitive adsorption between glyphosate and phosphate onto goethite at constant pH. Both substances adsorb to the surface by forming inner-sphere complexes. A ligand exchange mechanism for this competitive adsorption is proposed. Chapter 5 presents a study of the competitive adsorption between glyphosate and phosphate onto goethite performed by adsorption isotherms, electrophoretic mobilities and XPS. The effects caused by pH and phosphate concentration were evaluated. The obtained results can be explained considering glyphosate-phosphate competition and the availability of surface sites on goethite. When many surface sites are available, adsorption of both ligands takes place rather independently. On the contrary, when there are few available surface sites, competition becomes more evident. XPS data confirm competitive adsorption. Chapter 6 presents a combined batch/ATR-FTIR kinetic study on the competitive adsorption between glyphosate and citrate onto ferrihydrite particles. Results show that both ligands compete for the same surface sites and that citrate can desorb glyphosate. Spectra-shape invariability indicates that the identity of the species involved in competition does not change during the process. Chapter 7 presents an adsorption study of metsulfuron methyl on 30 soils from semiarid pampean region of Argentina. Both, pH and organic matter content affect significantly the adsorption. The groundwater ubiquity score (GUS) evaluated for these systems indicates that this herbicide is that metsulfuron methyl can be ranked as leacher in all studied soils.