Actuación de los fungicidas Piraclostrobín y Boscalid en procesos ...

Alejandro Eguizábal Rioseco

Actuación de los fungicidas Piraclostrobín y Boscalid enprocesos de sorción/desorción en suelo.

Comportamiento en campo de cultivo de vid

María Teresa Martínez Soria y Jesús Sanz Asensio

Facultad de Ciencias, Estudios Agroalimentarios e Informática

Proyecto Fin de Carrera

Química

2012-2013

Título

Autor/es

Director/es

Facultad

Titulación

Departamento

PROYECTO FIN DE CARRERA

Curso Académico

© El autor© Universidad de La Rioja, Servicio de Publicaciones, 2013

publicaciones.unirioja.esE-mail: [email protected]

Actuación de los fungicidas Piraclostrobín y Boscalid en procesos desorción/desorción en suelo. Comportamiento en campo de cultivo de vid,

proyecto fin de carrerade Alejandro Eguizábal Rioseco, dirigido por María Teresa Martínez Soria y Jesús Sanz

Asensio (publicado por la Universidad de La Rioja), se difunde bajo una Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 3.0 Unported.

Permisos que vayan más allá de lo cubierto por esta licencia pueden solicitarse a los titulares del copyright.

I.T.A. Esp. Industrias Agrarias y Alimentarias

Alumno: Alejandro Eguizábal Rioseco

Directora: María Teresa Martínez Soria

Co-director: Jesús Sanz Asensio

Departamento: Química / Química Analítica

Curso académico: 2012/2013

Convocatoria: Junio de 2013

5

Capitulo I – Introducción

1. La vid…………………………………………………………………………………………………………………….……………5

1.1. Características y variedades………………………………………………………….………………..5

1.2. Enfermedades de la vid causadas por los hongos………………………….……………….5

1.2.1. Mildiu………………………………………………………………….………………….6

1.2.2. Oidio…………………………………………………………………….…………………6

1.2.3. Botritis………………………………………………………………….………………..6

2. Fitosanitarios…………………………………………………………………………………………………….……………….7

2.1. Definición…………………………………………………………………………………………………….…7

2.2. Utilización de productos fitosanitarios………………………………………………..………….7

2.3. Consecuencias de su uso………………………………………………………………….…………….7

2.4. Evolución de los fitosanitarios en el medio ambiente…………………….……………..8

2.5. Evolución de los plaguicidas en el suelo…………………………………….…………………..9

2.6. Factores que regulan la evolución del plaguicida en el suelo……………………….10

2.6.1. Propiedades del plaguicida…………………………………………………..10

2.6.2. Características del suelo……………………………………………………….11

2.6.3. Influencia del medio…………………………………………………………….12

3. Edafología………………………………………………………………………………………………………………………..13

3.1. Introducción………………………………………………………………………………………………….13

3.2. El suelo como ente natural: organización……………………………………………………..13

3.3. Morfología y descripción de suelos………………………………………………………………14

3.3.1. Tipos de suelos…………………………………………………………………….14

3.3.2. Textura………………………………………………………………………………….14

3.3.3. Estructura…………………………………………………………………………….17

3.3.4. Color del suelo……………………………………………………………………..18

3.3.5. Acidez del suelo……………………………………………………………………19

3.3.6. Densidad real, densidad aparente y porosidad……………………20

3.3.7. Compactación……………………………………………………………………….20

3.3.8. Materia orgánica……………………………………………………………..……20

3.3.9. Reacciones superficiales: retención e intercambio iónico....…21

6

4. Materias activas utilizadas para el estudio………………………………….……………………………………24

4.1. Introducción………………………………………………………………………………………………….24

4.2. Piraclostrobín……………………………………….……………………………………………………….25

4.3. Boscalid………………………….…………………………………………………………………………….26

Capitulo II – Objetivos…………………………………………………………………………………………………………….29

Capitulo III – Instrumentación, aparatos y reactivos……………………………………………………………….32

1. Aparatos e instrumentos………………………………………………………………………………………………….32

1.1. Cromatografía de gases con detector de captura electrónica (CG-ECD)……….32

1.2. Sistema de concentración de muestras………………………………………………………..33

1.3. Balanza analítica……………………………………………………………………………………………33

1.4. Centrífuga…………………………………………………………………………………………………….33

1.5. Estufa……………………………………………………………………………………………………………33

1.6. Ultrasonidos…………………………………………………………………………………………………34

1.7. Agitador orbital…………………………………………………………………………………………….34

2. Reactivos y disoluciones…………………………………………………………………………………………………34

3. Toma y tratamiento de muestras…………………………………………………………………………………..35

4. Condiciones cromatográficas………………………………………………………………………………………….36

4.1. Tetradifón como patrón interno………………………………………………………………….36

Capitulo IV – Método de análisis…………………………………………………………………………………………….40

1. Suelo estudiado……………………………………………………………………………………………………………….40

2. Estudios de sorción y desorción……………………………………………………………………………………….41

2.1. Estudio de sorción…………………………………………………………………………………………41

2.2. Estudio de desorción…………………………………………………………………………………….41

2.3. Calibrado en disolvente………………………………………………………………………………..44

7

3. Estudio de evolución de fungicidas en el suelo………………………………………………………….....…44

3.1. Evolución………………………………………………………………………………………………………44

3.2. Extracción sólido-líquido del fungicida desde el suelo..…………………………………44

3.3. Calibrado en extracto de suelo……………………………………………………………………..45

Capitulo V – Resultados y discusión……………………………………………………………………………………….51

1. Estudio de retención…………………………………………………………………………………………………………51

1.1. Isoterma Lineal en el proceso de retención.………………………………………………..52

1.2. Isoterma de Freundlich en el proceso de retención..………………………………….53

2. Estudio de desorción…………………………………………………………………………………………………………54

2.1. Isoterma Lineal de retención en el proceso de desorción………..……….…………55

2.2. Isoterma de Freundlich de retención en el proceso de desorción..……….…….56

3. Evolución del fungicida en el tiempo………………….………………………………………………………………58

4. Comportamiento en campo del fungicida………………………………………………………………………….60

Capitulo VI – Conclusiones………………………………………………………………………………………………………64

Capitulo VII – Agradecimientos……………………………………………………………………………………………….67

Capitulo VIII – Bibliografía………………………………………………………………………..…………………………….70

CAPITULO I Introducción

11

1.- La Vid

1.1. Características y variedades

La vid es una de las especies cultivadas por el hombre como planta frutal y ornamental

desde la más remota antigüedad. Es una planta sarmentosa, cuyas ramas tienden a trepar

fijándose por medio de zarcillos. La hoja es el órgano más importante de la vid. Es ahí donde la

savia produce el denominado "lloro" de la vid que se convertirá en el fruto.

El fruto surge muy verde, pues está saturado de clorofila. La uva verde, sin madurar,

contiene una gran carga de ácidos tartáricos, málicos y, en menor medida, cítricos. El

contenido de estas sustancias dependerá en gran medida del tipo de variedad de la que

procede y de las condiciones geoclimáticas, ya que luz, temperatura y humedad son decisivas

en la conformación de los ácidos orgánicos. El momento en que la uva cambia de color recibe

el nombre de "envero". Del verde pasará al amarillo, si la variedad es blanca y al rojo claro, que

se irá oscureciendo, si es tinta. Los troncos de la cepa también contribuyen al dulzor de la uva,

ya que actúan como acumuladores de azúcares. Es por ello que las vides viejas proporcionan

un fruto más regular y una calidad más constante. La coloración de las uvas está influida por el

grado de insolación es por ello que las épocas lluviosas pueden provocar que la uva pierda el

color que la caracteriza. La producción de la vid comienza al tercer o cuarto año de su

plantación y tienen una vida media que llega a sobrepasar los cien años.

Las diversas variedades de uvas se desarrollan en climas muy diferentes. En climas más

húmedos, las uvas son ricas en agua y con poco sabor en cambio, en zonas frías, las uvas

tienen un mayor contenido de ácidos y menos azúcares. En climas más secos, las uvas son

muy dulces y tempranas. Las cepas nobles que dan origen a los grandes vinos de mesa

necesitan inviernos fríos y unos veranos moderadamente calurosos. Las áreas del cultivo de la

vid en el mundo están establecidas principalmente entre las latitudes de 300 y 500 en ambos

hemisferios.

La vid se adapta a muchos tipos de suelos. Sin embargo, las tierras ligeras, pedregosas

y bien drenadas son las más favorables (al igual que los calizos). Los terrenos arcillosos son

poco adecuados porque crece vigorosamente (si es rico) y produce uvas de baja calidad.

Tampoco se da bien en suelos impermeables. Lo mejor que el suelo no sea rico en materia

orgánica o muy fértil ya que estimula el desarrollo vegetativo en detrimento de los frutos.

En principio, las variedades de vid pueden agruparse en dos grupos: viníferas o uvas de

mesa. Sin embargo, algunas variedades son de utilización mixta.

Dentro de la gran familia de las ampelidáceas, las plantas más nobles pertenecen al

género llamado Vitis. Estas plantas son portadoras de racimos, pero no todas ellas pueden

utilizarse para la elaboración de vino. Existen unas diez diferentes especies asiáticas de Vitis y

dieciséis americanas, con cuyos racimos puede elaborarse alguna clase de vino. En cambio

sólo existe una especie conocida en Europa, la Vitis vinífera que es la única y exclusiva con la

que se elaboran los mejores vinos del mundo.

1.2. Enfermedades de la vid causadas por los hongos

El que las uvas lleguen a la bodega en condiciones lo más óptimas posibles, esto se

consigue llevando a cabo unas buenas y correctas prácticas vitivinícolas. Sin embargo y a pesar

de que esto se lleve a cabo uno de los enemigos de la calidad de las uvas son las enfermedades

y/o plagas a las que se pueden ver sometidas las cepas. Aquí se describen algunas de las

enfermedades más relevantes por las que se ve afectada la salud de la vid y por consiguiente,

la calidad de la uva.


12

El mildiu, el oidio y la podredumbre gris son los hongos más importantes en los que se

centra la protección del viñedo. Las consecuencias del desarrollo de estos hongos son muy

importantes tanto en la producción de las uvas como en múltiples problemas que pueden

ocasionar en la elaboración y la calidad del vino.

1.2.1. Mildiu

El “mildiu” causado por el hongo “Plasmopara viticola” puede afectar a todos los

órganos verdes de la cepa principalmente en las hojas y en los racimos.

Como se ve en la figura I.1.1 en primavera aparece la típica mancha aceitosa en el haz

de la hoja, verde apagado amarillenta y por el envés, coincidiendo con ella, una borra

algodonosa. Las hojas terminan secándose. En otoño, en hojas envejecidas pueden aparecer

síntomas de mosaico.

En racimos puede aparecer borra o micelio algodonoso

en granos pequeños, la podredumbre seca en racimos más

desarrollados y en algunas uvas la piel se arruga y se pone

marrón.

El inóculo permanece en hojas caídas en otoño y se activa en

primavera. La enfermedad se transmite por salpiqueo de lluvia

y penetra por los estomas de las hojas. Figura I.1.1 – Hojas de vid afectadas por

mildiu

1.2.2 Oidio

La enfermedad del “oidio” está causada por el hongo

“Uncimula necator”. Es originario de América, y en España empezó a

causar daños a partir de 1850. Los cultivos más sensibles es la “Vitis

vinífera” y los cultivares asiáticos mientras que los americanos son

mucho más resistentes.

El hongo se desarrolla sobre hojas, brotes y frutos,

apreciándose en ellos las típicas manchas harinosas blancas. Los

daños más importantes son los causados a los frutos. Se pueden

observar los síntomas en las figuras I.1.2 y I.1.3.

Requiere alta humedad para infectar, pero no agua líquida

por lo que la Primavera es ideal para ello. La borra puede cubrir

hojas, racimos o ramas provocando deformaciones,

abarquillamiento de hojas y rajado de uvas. El inóculo llega por el

viento y penetra por los estomas de la hojas.

1.2.3. Botritis

La “Botrytis cinerea” es el nombre del hongo que

ocasiona la podredumbre de las uvas (podredumbre gris).

Ataca fundamentalmente a racimos próximos a la

maduración. Los granos quedan recubiertos con un micelio

del hongo, de color grisáceo y se secan. Se propaga la

enfermedad por contacto.

Las condiciones óptimas para su desarrollo son

25ºC y 75% de humedad.

Figura I.1.2 – Hojas de vid afectadas por oidio

Figura I.1.3 – Racimo afectado por oidio

Figura I.1.4 – Racimo afectado por botritis


13

El hongo Botritis necesita heridas en la uva para poder infectarla. Estas heridas pueden

ser producidas por plagas como la Polilla del racimo, granizo o lluvias muy fuertes.

El síntoma es una borra (micelio del hongo) muy abundante en las uvas de color gris

oscuro y se pudren. Se va corriendo por el racimo con facilidad. En la Figura I.1.4 se puede

apreciar perfectamente dicha borra

El inóculo se conserva en las ramas y se activa con 18ºC y bastante humedad.

2.- Fitosanitarios

2.1. Definición

El producto fitosanitario se define según la Organización Mundial de la Salud (OMS)

como aquella sustancia o mezcla de sustancias destinadas a prevenir la acción de, o destruir

directamente, insectos (insecticidas), ácaros (acaricidas), moluscos (molusquicidas), roedores

(rodenticidas), hongos (fungicidas), malas hierbas (herbicidas), bacterias (antibióticos y

bactericidas) y otras formas de vida animal o vegetal perjudiciales para la salud pública y

también para la agricultura, es decir, considerados como plagas y por tanto susceptibles de ser

combatidos con plaguicidas; durante la producción, almacenamiento, transporte, distribución

y elaboración de productos agrícolas y sus derivados. Entre los productos fitosanitarios se

incluyen también los defoliantes, desecantes y sustancias reguladoras del crecimiento vegetal

o fitorreguladores. Los medicamentos de uso humano o veterinario y los mecanismos de

control biológico quedan fuera de esta denominación. Los fitosanitarios también reciben la

denominación de venenos útiles.

2.2. Utilización de productos Fitosanitarios

Tradicionalmente se han venido usando todo tipo de fitosanitarios para conseguir mejorar

la producción de las cosechas. Como resultado del cultivo, el suelo va agotando sus nutrientes

y el agricultor para compensar este déficit incorpora fertilizantes al suelo. Por otro lado para

combatir las plagas y las malas hierbas que nos disminuyen la producción se utilizan los

herbicidas, plaguicidas, insecticidas…

Si no son aplicados adecuadamente son peligrosos para la salud de los propios

agricultores, cosa que ocurre habitualmente si éstos no han recibido una formación

profesional o una instrucción adecuada al trabajo que desempeñan. También pueden llegar a

ser peligrosos para el consumidor y pueden producir una intoxicación alimentaria si se han

utilizado en exceso o de forma incorrecta, o no se han respetado los Plazos de Seguridad

necesarios para su eliminación.

2.3. Consecuencias de su uso

El uso de productos fitosanitarios conlleva una serie de consecuencias positivas y

negativas como las que se indican a continuación.

Positivas

La utilización de fitosanitarios produce un aumento extraordinario del

rendimiento de la tierra sin el que sería imposible satisfacer las necesidades

alimenticias actuales.

Su empleo está en base a la denominada Revolución Verde desde mediados

del s. XX. Esta consistió en utilizar variedades mejoradas de maíz y trigo,


14

cultivando una sola especie en un terreno durante todo el año (monocultivo), y

la aplicación de grandes cantidades de agua, fertilizantes y plaguicidas.

También mejoran la comercialización de los productos mejorando su vida útil

como ya hemos comentado anteriormente.

Disminuyen el precio de los productos alimentarios y mejoran su aspecto ante

el consumidor.

Negativas

El uso de productos fitosanitarios trae como consecuencias negativas

principales la disminución de la biodiversidad, la contaminación del suelo y la

contaminación del agua (donde junto con otros productos, como los

fertilizantes pueden producir fenómenos de eutrofitación).

Si no son usados adecuadamente son peligrosos para la salud de los que los

utilizan.

También pueden llegar a ser peligrosos para el consumidor y pueden producir

una intoxicación alimentaria si se han utilizado en exceso o de forma

incorrecta, o no se han respetado los periodos de tiempo necesarios para su

degradación.

Es frecuente la retirada o prohibición de algunas sustancias activas que obliga a

variar la composición de los productos fitosanitarios para disminuir su impacto

ecológico, sanitario o el riesgo de que elementos nocivos pasen a la cadena

alimentaria; lo que ha incentivado la investigación y desarrollo de productos

que las empresas fabricantes denominan fitosanitarios ecológicos, que no

necesitan ser aplicados antes de un periodo de seguridad.

Es objeto de debate si, incluso utilizándolos de forma correcta y cumpliendo

los requisitos mínimos impuestos por las autoridades sanitarias, el consumo

continuado de alimentos u otros bienes de consumo que contengan trazas de

productos fitosanitarios puede o no tener consecuencias negativas para la

salud.

2.4. Evolución de fitosanitarios en el medio ambiente

Una vez aplicados los fitosanitarios en el cultivo, estos pueden seguir diversos caminos:

atmósfera, suelo y agua, pudiendo intercambiarse de un sistema a otro formando un ciclo.

La Figura I.2.1. refleja el ciclo de distribución de un

producto fitosanitario tras su aplicación. En ella se puede

observar que si el producto fitosanitario alcanza la

atmósfera, este pasa de una forma directa a los seres vivos

y al suelo. Por otro lado cuando el plaguicida alcanza el

suelo, por evaporación puede incorporarse a la atmosfera,

por escorrentía a las aguas superficiales o entrar en

contacto con los cationes del suelo (calcio, magnesio,

potasio, amonio, sodio e hidrógeno).

Los cationes calcio, magnesio, potasio y amonio son

nutrientes y se encuentran involucrados directamente en

el crecimiento de las plantas mientras que el sodio y el

hidrógeno tienen un pronunciado efecto en la Figura I.2.1 – Ciclo de distribución de los productos

fitosanitarios


15

disponibilidad de los nutrientes y la humedad. Por último, el fitosanitario puede alcanzar el

agua de riego y de ahí pasar de una forma directa al suelo y por evaporación a la atmósfera, o

del agua de riego pasar a aguas superficiales y de estas a las subterráneas y alcanzar de esta

manera a los seres vivos.

Se habla de fitosanitarios ya que las sustancias estudiadas en este proyecto, boscalid y

piraclostrobín están destinadas a anular el desarrollo de los hongos. Estas sustancias poseen la

capacidad de anular totalmente el crecimiento de los hongos o simplemente de inhibirlo.

Los fungicidas están compuestos por el principio activo (que es el componente que

confiere la acción biológica esperada a un producto fitosanitario), los coadyuvantes (que

facilitan la solubilidad del fungicida porque estos normalmente son de baja polaridad y no se

disuelven bien en el agua) y otros aditivos como emulsionantes, emulgentes, tensoactivos, etc.

Un aspecto importante a tener en cuenta en las prácticas vitivinícolas es que resulta

prácticamente imposible evitar que los fungicidas alcancen el suelo durante su aplicación pero

además, el agua de la lluvia puede lavar las hojas de las plantas y la planta en si también

arrastra al suelo parte del fungicida depositado. Asimismo, residuos de fungicidas procedentes

de tratamientos lejanos y que han sido transportados por el viento pueden retornar al suelo

por deposición al ser arrastrados por el agua de la lluvia.

2.5. Evolución de los plaguicidas en el suelo

Cuando un plaguicida se aplica en el campo, bien en forma de pulverización o líquido se

distribuye en distintas fases del ambiente: suelo, agua, aire, animales y plantas. La distribución

tendrá lugar de forma que la concentración en cada una de las fases sea en función tanto de

las propiedades químicas del compuesto como de la fase. La Figura I.2.2 representa

esquemáticamente dicha distribución.

El estudio de la interacción de los plaguicidas con la fase del suelo, sustrato primario,

tiene especial interés, ya que la mayor parte de los mismos llega a ponerse en contacto con la

superficie de éste ya sea directa o indirectamente por lo que se hace necesario conocer su

evolución en este sistema.

Figura I.2.2 – Ciclo de evolución de los plaguicidas en el suelo


16

2.6. Factores que regulan la evolución del plaguicida en el suelo

Dentro de los factores que regulan la evolución de los plaguicidas en el suelo hay tres

considerados de mayor importancia como son: por un lado la influencia del medio y por otro

las características del plaguicida como las del suelo en el que se van a depositar los

fitosanitarios. A continuación se detallan los factores más relevantes en la evolución de estas

sustancias en el suelo.

2.6.1. Propiedades del plaguicida

a) Estructura química

Los compuestos de estructura estable son más persistentes, en concreto los

organoclorados. Las características del plaguicida que están asociadas

generalmente con la mayor adsorción son:

Alta masa molecular.

Tendencia a formar iones.

Presencia de grupos químicos que incrementen la afinidad de la molécula

por la superficie del suelo.

b) Volatilidad

La volatilidad representa la tendencia del plaguicida a pasar a fase gaseosa. Se

mide a partir de la constante de Henry que depende de la presión de vapor en

estado líquido y de la solubilidad en agua. Representa por tanto el reparto del

plaguicida entre la fase líquida del suelo y la atmósfera.

c) Coeficiente de reparto

Se define como la relación de concentraciones de cualquier especie molecular

entre dos fases en equilibrio. Esta relación se expresa mediante la ecuación:

K=C (fase 1)/C (fase 2)

En el caso de plaguicidas se emplea el coeficiente de reparto octanol: agua (Kow),

que mide la hidrofobicidad de un compuesto, Kow, proporciona una estimación de

la posible distribución del contaminante entre el suelo (materia orgánica) y el

agua.

d) Solubilidad

Es un factor trascendente por dos razones fundamentales

La fase líquida del suelo es una fase acuosa, lo que condiciona la dinámica

del plaguicida asociado a dicha fase.

Los plaguicidas con mayor carácter contaminante son poco solubles en

agua.

Está relacionada con la adsorción y la persistencia. Si el coeficiente de adsorción

del plaguicida es pequeño, indica una alta movilidad de un plaguicida soluble.

e) Retención

Regula la tendencia del plaguicida a quedar retenido en el suelo, puede quedar en

el interior de las partículas de suelo o en el interior de estas. Si el coeficiente de

adsorción es pequeño, indica que tiene una alta movilidad.


17

f) Dosis

Si el plaguicida se aplica en dosis muy pequeñas este desaparece pronto del suelo.

g) Presentación

La penetrabilidad y la persistencia vuelven a verse influidas según sea la

presentación del producto (emulsión, en polvo, granulada, etc.).

h) pKa y pKb

Son parámetros significativos para los plaguicidas que se comportan como ácidos y

como bases débiles, ya que determinan el rango de pH en el que se comportan

como especies neutras o ionizadas.

2.6.2. Características del suelo

De todos los mecanismos implicados en la evolución de los plaguicidas en el suelo, la

absorción-desorción es el más importante por influir directa o indirectamente en la magnitud y

del resto de los mecanismos. Por esto la adsorción influye en procesos como el lavado, la

volatilización e incluso la biodegradación por microrganismos ya que estos no pueden

degradar el plaguicida si este se encuentra inaccesible.

El proceso de absorción de plaguicidas por el suelo se refiere a la interacción entre

estos compuestos y las partículas del suelo, por lo que estará íntimamente relacionado con la

superficie específica y las propiedades físico-químicas de estas partículas, y en consecuencia

con el tamaño de las mismas o textura. De ahí que la fracción coloidal será la más activa en

este proceso, en resumen, la que tendrá mayor facilidad para retener moléculas de

plaguicidas.

La fracción coloidal del suelo está constituida por una parte orgánica (materia

orgánica) y una parte inorgánica (minerales de arcilla). Las interacciones entre las moléculas de

plaguicidas y las fracciones coloidales del suelo están influidas considerablemente por la

humedad, temperatura, pH y el contenido en minerales y en materia orgánica del suelo. Por lo

tanto, el margen de absorción de un plaguicida por un suelo puede extenderse desde poco o

nada, hasta una inactivación total dependiendo de las diferencias de la naturaleza de la

fracción coloidal y de la estructura química del compuesto.

Dentro de esta fracción coloidal del suelo, se describirán por separado la importancia

de la materia orgánica y de las arcillas en el proceso de absorción. La capacidad de cambio de

las sustancias húmicas (materia orgánica) es más elevada que la de los minerales de arcilla y

tienen además una superficie específica mayor, y por tanto son más activas. A mayor

contenido en materia orgánica más capacidad tendrá el suelo de fijar plaguicida. Por otro lado,

los estudios han permitido establecer el mecanismo de interacción entre los compuestos anti

fúngicos y la montmorillonita, el cual, es un mineral de la arcilla que tiene gran capacidad de

absorción y es un componente común de grandes grupos de suelos, es decir, es el componente

que proporciona a la parte inorgánica del suelo la capacidad de adsorción.

El contenido de materia orgánica del suelo influye en gran medida en las relaciones

que puedan existir entre adsorción y contenido en arcilla. Cuando este contenido es menor del

2% comienza a manifestarse el efecto de los componentes inorgánicos en el proceso de

absorción.

A partir de resultados existentes y de la lectura de la bibliografía puede deducirse que

no existe una situación clara respecto a la influencia de los distintos componentes del suelo en

la adsorción. Se debe señalar que sería necesario tener en cuenta algunos factores como el


18

origen de la materia orgánica, modificaciones de la misma por la actividad biológica así como

sus asociaciones con la materia mineral. Consecuentemente las relaciones existentes entre

absorción y características de los suelos deberían ser utilizadas con precaución.

Otras de las características del suelo son textura, estructura y porosidad del mismo. La

textura se refiere al porcentaje de arena, limo y arcilla que contiene el suelo, e influye en el

lixiviado del fungicida hacia el agua subterránea. A mayor tamaño de grano, hay una mayor

facilidad para el lixiviado del fungicida disuelto en agua. La estructura se refiere a la forma en

la que se agrupan los granos del suelo para formar agregados (estructuras planas,

glanulares…); además el tipo de estructura viene determinado por la textura y el contenido en

materia orgánica. La porosidad va en función del espacio total ocupado por los poros, del

tamaño y de la distribución de los mismos. El transporte de fungicidas es mucho más rápido a

través de suelos porosos, por lo que las estructuras granulares presentan una elevada

porosidad y favorecen la volatilización, oxidación y transporte del fungicida.

Otro aspecto muy importante son los microrganismos del suelo que ejercen un papel

fundamental en la degradación de los plaguicidas en el suelo. “Galli (2002)” señala que los

compuestos químicos constituyen una adecuada fuente de carbono y son donadores de

electrones para ciertos microrganismos del suelo.

El pH es otra característica del suelo que influye en la adsorción de los compuestos

químicos, y que dependiendo de sus niveles de adsorción será mayor o menor. La adsorción es

más alta en suelos ácidos, pero cuando existe variación en la acidez del suelo, el plaguicida

puede convertirse de un anión a un catión para así incrementar su adsorción, lo cual origina

que en suelos en extremo ácidos sean ocupados los sitios de intercambio por cationes

hidrogenados, y por lo tanto, la adsorción sea baja debido a la falta de sitios negativos por

ocupar.

2.6.3. Influencia del medio

Dentro de la evolución de los plaguicidas en el suelo, la influencia del medio es un

factor importante en cuanto a la adsorción de estos. Algunas de estas características se

detallan a continuación.

La humedad del suelo viene dada por su contenido en agua, e influye en la adsorción y

solubilidad de los fungicidas. Generalmente, la adsorción aumenta con la humedad del suelo;

sin embargo, a partir de ciertos valores decrece la adsorción y aumentan los fenómenos de

difusión.

En cuanto a la temperatura, la adsorción de plaguicidas es un proceso exotérmico

debido a que cuando los enlaces de hidrógeno o iónicos son formados, el calor se libera. Por lo

que cuando la temperatura se incrementa, el calor interno puede romper los enlaces y

provocar la desorción de las moléculas del fungicida, por lo tanto, a altas temperaturas se

pueden considerar más moléculas de plaguicida disponibles en la disolución del suelo. Por otro

lado este factor también afecta a la volatilización del plaguicida.

Finalmente, la presencia de vegetales, sobre todo los tubérculos, provoca una

disminución del contenido en plaguicidas en el suelo, al asimilar estos gran parte de los

productos.


19

3.- Edafología

3.1. Introducción

Es necesario conocer los diferentes conceptos básicos de la edafología para poder

comprender las características del suelo. Por ello, a continuación se darán diferentes

definiciones que nos ayuden a comprender este apasionante mundo.

3.2. El suelo como ente natural: organización

Edafología: Es una rama de la ciencia del suelo que estudia la composición y

naturaleza del suelo en su relación con las plantas y el entorno que le rodea.

Dentro de la edafología aparecen varias ramas teóricas y aplicadas que se

relacionan en especial con la física, la química y la biología.

Suelo: Los suelos, abarcan la cubierta superficial de la mayoría de la superficie

continental de la tierra. Son un agregado de minerales no consolidados y de

partículas orgánicas producidas por la acción combinada del viento, el agua y los

procesos de desintegración orgánica.

Los suelos cambian mucho de un lugar a otro. La composición química y la

estructura física del suelo en un lugar dado, vienen determinadas por el tipo de

material geológico del que se origina, por la cubierta vegetal, por la cantidad de

tiempo en que ha actuado la meteorización, por la topografía y por los cambios

artificiales resultantes de la actividad humana. Las variaciones del suelo en la

naturaleza son graduales, excepto las derivadas de desastres naturales.

Horizontes del suelo: Se define como horizontes a las capas que conforman el

suelo. El perfil de un suelo ideal como el que aparece en la Figura I.3.1 comprende

los siguientes horizontes:

Horizonte A: Llamado también Horizonte de

lavado por estar expuesto a la erosión y al

lavado de la lluvia. Es la capa más superficial

del suelo, abundan las raíces y se pueden

encontrar los microrganismos animales y

vegetales, es de color oscuro debido a la

presencia de humus.

Horizonte B: Recibe también el nombre de

Horizonte de Precipitación, ya que aquí se

acumulan las arcillas que han sido arrastradas

por el agua del horizonte A, es de color más

oscuro que el anterior y está constituido por

humus mezclado con restos de rocas.

Horizonte C: Se le conoce también como

Subsuelo o Zona de transición, está formado por la roca madre

fragmentada en proceso de desintegración.

Horizonte D: Es la capa más profunda del suelo, está formado por la roca

madre fragmentada, por lo que también recibe el nombre de Horizonte R.

Figura I.3.1 – Perfil de suelo y

vistas de horizontes


20

3.3. Morfología y descripción de suelos

3.3.1. Tipos de suelos

Suelos arcillosos

Como primer aspecto a destacar, hay que mencionar que este tipo de suelos

presentan una textura fina, con un alto predominio de arcillas (45% de arcillas,

30% de limo y 25% de arena). Esta composición permite una elevada retención de

agua y nutrientes. No obstante posee una baja porosidad y por lo tanto, la

consecuencia lógica es que son suelos que carecen de buenas posibilidades de

aireación.

Por este motivo se dice que son terrenos difíciles de trabajar ya que poseen una

elevada viscosidad que ofrece una gran resistencia a la penetración de las raíces.

De forma general, suelen tener un mal drenaje. Esto se transforma en un serio

problema en las zonas bajas, que es donde se acumula más agua. La mayoría de las

plantas se pudren y no aguantan en estas condiciones, por eso hay que controlar

el riego, haciendo que no se encharquen.

Una buena característica es que por su alto contenido de minerales, no requieren

tanto abonado, ya que se puede realizar una vez al año al perderse mucho menos

fertilizante que si fuera de tipo arenoso con el que hay que aplicarlo en varias

ocasiones.

Suelos arenosos

Están formados principalmente por arena. Son suelos que no retienen agua, tienen

muy poca materia orgánica y no son aptos para la agricultura.

Son suelos que se secan muy pronto y hay que regarlos bastante por lo que en

estos suelos es muy difícil para una planta aguantar en condiciones de sequía. Algo

parecido pasa con los nutrientes, ya que la lluvia y los riegos los eliminan por

arrastre de la zona de las raíces, perdiéndose en la profundidad.

Como característica positiva hay que decir que en estos suelos las raíces gozan de

buena aireación por la mayor porosidad existente.

3.3.2. Textura

El suelo está constituido por partículas de muy diferente tamaño.

Conocer esta granulometría es esencial para cualquier estudio del suelo (ya sea desde

el punto de vista genético como aplicado). Para clasificar a los constituyentes del suelo según

su tamaño de partícula se han establecido muchas clasificaciones granulométricas.

Básicamente todas aceptan los términos de grava, arena, limo y arcilla, pero difieren en los

valores de los límites establecidos para definir cada clase. De todas estas escalas

granulométricas, son la de Atterberg o Internacional y la americana del USDA (Departamento

de Agricultura de Estados Unidos) las más ampliamente utilizadas, se pueden ver en la figura

I.3.2.


21

El término textura se usa para representar la composición granulométrica del suelo.

Cada término textural corresponde con una determinada composición cuantitativa de arena,

limo y arcilla. En los términos de textura se prescinde de los contenidos en gravas; se refieren a

la fracción del suelo que se estudia en el laboratorio de análisis de suelos y que se conoce

como tierra fina. Por ejemplo, un suelo que contiene un 25% de arena, 25% de limo y 50% de

arcilla se dice que tiene una textura arcillosa. Los términos texturales se definen de una

manera gráfica en un diagrama triangular que representa los valores de las tres fracciones

como se observa en la Figura I.3.3.

Determinación de la textura

Las partículas del suelo no están sueltas sino que forman agregados y se tiene que

destruir la agregación para separar las fracciones individuales. Por ello, antes de

proceder a la extracción de las diferentes fracciones de textura hay una fase previa

de preparación de la muestra.

En esta fase previa existen diversos métodos para separar a las partículas del

suelo, son unos métodos físicos (trituración suave, agitación lenta, agitación

Figura I.3.2 – Clasificaciones y tipos de glanulometría

Figura I.3.3 – Triángulo de clases texturales


22

rápida, ultrasonidos, lavado y cocción) y otros que son técnicas químicas

(oxidación de la materia orgánica con agua oxigenada, ataque ácido de los

carbonatos y compuestos de Hierro con HCl, dispersión de las arcillas con

hemofosfato sódico o amoniaco). Como los agentes agregantes pueden ser muy

distintos, pero los principales son la materia orgánica y los óxidos de hierro,

normalmente no sirve un solo de estos métodos sino que se hace necesario una

cadena de tratamientos.

La extracción final de las fracciones se realiza por tamizado para las arenas,

mientras que la sedimentación en fase acuosa es el método normal de la

separación de los limos y las arcillas

Importancia de la granulometría

El análisis granulométrico representa el dato más valioso para interpretar la

génesis y las propiedades de los suelos.

a) Clasificación de los suelos: En todas las clasificaciones se suelos la textura es

un carácter diferenciador ampliamente utilizado para definir las clases de

suelos a todos los niveles.

b) Evaluación de suelos: De igual manera que en las clasificaciones de suelos,

también a nivel de evaluación la textura del suelo es un parámetro evaluador

de la calidad.

c) Propiedades del suelo: La gran mayoría de las propiedades físicas, químicas y

fisicoquímicas están influenciadas por la granulometría (estructura, color,

consistencia, porosidad, aireación, permeabilidad, hidromorfia, retención de

agua, lavado, capacidad de cambio, reserva de nutrientes, etc.).

d) Propiedades agrológicas: Los suelos arenosos son inertes desde el punto de

vista químico, carecen de propiedades coloidales y de reservas de nutrientes.

En cuanto a las propiedades físicas presentan mala estructuración, buena

aireación, muy alta permeabilidad y nula retención de agua.

Por el contrario los suelos arcillosos son muy activos desde el punto de vista

químico, absorben los iones y las moléculas, floculan y dispersan, muy ricos en

nutrientes, tienen gran capacidad de retención de agua, están bien

estructurados, pero son impermeables y asfixiantes.

Los suelos limosos tienen estructuración nula, no poseen propiedades

coloidales, impermeables y con poca aireación.

Los suelos francos son equilibrados y tienen sus propiedades compensadas.

e) Erosión: Las partículas de arena son arrastradas por el viento y agua, las arenas

finas son muy erosionables. Las arcillas se pegan y se protegen, mientras que

los limos no se unen y se erosionan más fácilmente.

f) Contaminación: Las arenas son muy inertes mientras que las arcillas tienen un

alto poder de amortiguación, pueden fijar y transformar a los contaminantes y

tienen por lo tanto una alta capacidad de autodepuración.


23

3.3.3. Estructura

La estructura del suelo se define por la forma en la que se agrupan las partículas

individuales de arena, limo y arcilla. Cuando las partículas individuales se agrupan toman el

aspecto de partículas mayores y se denominan

agregados. En la Figura I.3.4 se nos presenta la

estructura del agregado del suelo.

La agregación del suelo puede asumir

bastantes modalidades, lo que da por resultado

distintas estructuras del suelo. La circulación del agua

en el suelo varía notablemente de acuerdo según la

estructura que este posea.

Clases y tipos de estructura del suelo

Por definición, la clase de estructura describe el tamaño medio de los agregados

individuales. En relación con el tipo de estructura del suelo de donde proceden los

agregados, se puede reconocer, en general, cinco clases distintas que son las

siguientes:

1. Muy fina o muy delgada

2. Fina o delgada

3. Mediana

4. Gruesa o espesa

5. Muy gruesa o muy espesa

Por definición, el tipo de estructura describe la forma o configuración de los

agregados individuales. Aunque generalmente los técnicos en suelos reconocen

siete tipos de estructuras del suelo, solo usaremos 4 tipos:

1. Estructuras granulares y migajosas:

(Figura I.3.5) son partículas

individuales de arena, limo y arcilla

agrupadas en granos casi esféricos. El

agua circula muy fácilmente a través

de esos suelos. Por lo general, se

encuentran en el Horizonte A de los

perfiles de los suelos.

2. Estructuras en bloques o bloques

subangulares: son partículas del suelo

que se agrupan en bloques casi

cuadrados o angulares con los bordes

más o menos pronunciados. Los

bloques relativamente grandes indican

que el suelo resiste la penetración y

el movimiento del agua. Suelen

encontrarse en el Horizonte B cuando hay acumulación de arcilla. En la

Figura I.3.6 aparece representada la estructura en bloques del suelo.

Figura I.3.4 – Estructura del agregado del suelo

Figura I.3.5 – Estructura granular del suelo

Figura I.3.6 – Estructura en bloques del suelo


24

3. Estructuras prismáticas y

columnares: son partículas del

suelo que han formado

columnas o pilares verticales

separados por fisuras verticales

diminutas, pero definidas como

se puede apreciar en la Figura

I.3.7. El agua circula con mayor

dificultad y el drenaje es deficiente. Normalmente se encuentran en el

Horizonte B cuando hay acumulación de arcilla.

4. Estructura laminar: Se compone de partículas del suelo agregadas en

láminas o capas finas que se acumulan horizontalmente una sobre otra. A

menudo las láminas se traslapan, lo que dificulta notablemente la

circulación del agua. Esta

estructura se encuentra

casi siempre en los suelos

boscosos, en parte del

horizonte A y en los

suelos formados por las

capas de arcillas. En la

Figura I.3.8 se presenta

una imagen con la

estructura laminar del suelo.

3.3.4. Color del suelo

Es una propiedad muy utilizada al estudiar los suelos pues es fácilmente observable y a

partir de él se pueden deducir rasgos importantes. Puede ser homogéneo para un horizonte o

presentar manchas.

Se mide por comparación a unos colores estándar recogidos en las tablas Munsell. Los

agentes cromógenos son diversos, los colores más comunes son:

Color oscuro o negro: Normalmente cuanto más oscuro es el horizonte superficial

más contenido en materia orgánica se le supone. Cuando está localizado en

nódulos y películas se atribuye a los compuestos de hierro y, sobre todo, de

manganeso.

Color blancuzco: Es debido a los carbonatos, al yeso, a sales más solubles y en los

horizontes eluviales es consecuencia del lavado de las arenas (constituidas por

cuarzo y en menor cantidad por feldespatos).

Colores pardos o amarillentos: El color viene dado por los óxidos de hierro

hidratados y unidos a la arcilla y a la materia orgánica.

Colores rojos: Causado por los óxidos de hierro tipo hematites y aparecen en los

medios cálidos con estaciones de intensa y larga sequía.

Colores abigarrados grises y rojos/pardos: Por los compuestos ferrosos y férricos.

Característicos de los suelos pseudogley con condiciones alternantes de reducción

y oxidación.

Colores grises verdoso/azulados: Viene por los compuestos ferrosos y a las arcillas

saturadas con Fe+2

. Indican intensa hidromorfia y son suelos tipo gley.

Figura I.3.7 – Estructura prismática del suelo

Figura I.3.8 – Estructura laminar del suelo


25

3.3.5. Acidez del suelo

La acidez del suelo mide la concentración en protones. En los suelos, los protones

están en la solución, pero también existen en el complejo de cambio. Los principales

cambiadores en el complejo de cambio son las arcillas y la materia orgánica (los dos materiales

presentan materiales coloidales). Es decir, hay dos tipos de acidez, activa o real (en solución) y

de cambio o de reserva para los absorbidos. Ambas están en equilibrio dinámico, si se eliminan

H+ de la solución se liberan otros tantos H

+ adsorbidos. Como consecuencia el suelo muestra

una fuerte resistencia a cualquier modificación de su pH, está fuertemente tamponado.

Los factores que hacen que el suelo tenga un determinado valor de pH son diversos,

fundamentalmente:

Naturaleza de la materia original. Según la roca sea de reacción ácida o básica.

Factor biótico: Los residuos de la actividad orgánica son de naturaleza ácida.

Precipitaciones: Tienden a acidificar el suelo y de saturarlo al intercambiar los

H+

del agua de lluvia por los Ca+2

, Mg+2

, K+, Na

+… de los cambiadores.

Complejo adsorbente: Según que este saturado con cationes de reacción

básica (Ca+2

, Mg+2

) o de reacción ácida (H+, Al

+3). También dependiendo de la

naturaleza del cambiador variara la facilidad de liberar los iones absorbidos.

Importancia del pH

El pH influye en las propiedades del suelo. A continuación se detalla como afecta el pH

a las propiedades físicas y químicas del suelo.

Propiedades físicas:

I. Los valores de pH neutro son los más adecuados para la

estabilidad de las propiedades físicas del suelo.

II. A pH muy ácido hay una intensa alteración de minerales y la

estructura se vuelve inestable.

III. Con valores de pH alcalino, la arcilla se dispersa, se destruye la

estructura y aparecen condiciones inadecuadas desde el punto

de vista físico.

Propiedades químicas y fertilidad:

I. La asimilación de nutrientes del suelo está influenciada por el

pH, ya que determinados nutrientes pueden ser no asimilables

en diferentes rangos de pH y no por lo tanto no son captados

por las plantas.

El pH es otra característica del suelo que influye en la ad/absorción de los compuestos

químicos. La adsorción es más alta en los suelos ácidos, pero cuando existe variación en la

acidez del suelo, el plaguicida puede convertirse de un anión a un catión cargado

positivamente y así incrementar su adsorción, lo cual origina que en suelos extremadamente

ácidos, los sitios de intercambio sean ocupados por cationes hidrogenados, y por lo tanto la

adsorción sea baja debido a la falta de sitios negativos por ocupar.

3.3.6. Densidad real, densidad aparente y porosidad


26

La densidad real o densidad de partículas mide exclusivamente la relación entre la

masa de esas partículas y su peso. Se expresa como la relación de masa total de partículas

sólidas respecto a su volumen total, excluyendo el volumen ocupado por los poros que hay

entre las partículas.

Densidad real = masa suelo seco sin aire/ vol. suelo seco sin aire

La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales porosos como el suelo,

los cuales forman cuerpos heterogéneos con intersticios de aire u otra sustancia normalmente

más ligera, de forma que la densidad total del cuerpo es menor que la densidad del material

poroso si se compactase.

La densidad aparente (Da) de un material no es una prioridad intrínseca del material,

depende de su compactación. Se obtiene secando una muestra de suelo de un volumen

conocido a 105 ºC hasta un peso constante.

La porosidad se define como la relación entre el volumen de huecos (VV) y el volumen

total (VT). Se suele expresar en porcentaje:

PV = VV / VT x 100 = (VA + VW) / (VA + VW + VS) x 100

La porosidad tiene importancia para la circulación del agua y el aire en el suelo.

Atendiendo al tamaño de los poros y a su funcionalidad se distingue: macroporosidad,

mesoporosidad y microporosidad. Los macroporos dan lugar a un flujo preferencial que puede

tener una significación ambiental importante, al permitir el transporte de contaminantes a

posiciones subsuperficiales.

3.3.7. Compactación

Compactar es la operación previa que se debe realizar en el mismo terreno sobre el

cual se va a ejecutar una obra. Tiene como objetivo aumentar la resistencia superficial del

terreno. Para ello se aplica una cantidad de energía la cual es necesaria para producir una

disminución apreciable del volumen de hueco del material utilizado.

El suelo, como cualquier elemento natural, posee un equilibrio entre los diversos

valores que lo influyen. Un cambio de este equilibrio puede provocar una alteración física,

química o biológica. La compactación es la principal causa de alteración del suelo.

Hay suelos con una tendencia más o menos adecuada a la compactación, en función de

la composición, estructura y contenido de humedad.

3.3.8. Materia orgánica

La materia orgánica es esencial para la fertilidad y la buena producción agropecuaria.

Los suelos sin materia orgánica son suelos pobres y de características físicas inadecuadas para

el crecimiento de las plantas.

Cualquier residuo vegetal o animal es materia orgánica, y su descomposición lo

transforma en materiales importantes en la composición del suelo y en la producción de

plantas. La materia orgánica bruta es descompuesta por microrganismos y transformada en

materia adecuada para el crecimiento de las plantas y que se conoce como humus. El humus

es un estado de descomposición de la materia orgánica, o sea, es materia orgánica no

totalmente descompuesta.

La materia orgánica tiene esencialmente las siguientes características:


27

Es insoluble en agua y evita el lavado de los suelos y la perdida de nutrientes.

Tiene una alta capacidad de absorción y retención de agua. Absorbe varias veces su

propio peso en agua y la retiene, evitando la desecación del suelo.

Mejora las condiciones físicas, químicas y biológicas de los suelos. Los suaviza, permite

una aireación adecuada, aumenta la porosidad ( y con ello la infiltración de agua),

entre otros. Es una fuente importante de nutrientes a través de los procesos de

descomposición con la participación de bacterias y hongos especialmente. Absorbe los

nutrientes disponibles, los fija y los pone a disposición de las plantas.

Aumenta la productividad de los cultivos en más del 100% si a los suelos pobres se les

aplica materia orgánica.

Las fuentes más importantes de materia orgánica para los suelos son los abonos

verdes, los residuos de cosechas, el estiércol y la turba.

Los abonos verdes son cultivos con el propósito de enterrarlos para conseguir materia

orgánica. La gradual descomposición de la materia orgánica genera nutrientes, mejora la

textura del suelo, evita la pérdida por lavado y retiene el agua.

Los residuos de cosechas comprenden los rastrojos de los cultivos.

El uso de estiércol o guano de animales es una práctica muy arraigada, su aplicación

muestra efectos positivos en los cultivos, esencialmente en cultivos intensivos.

3.3.9. Reacciones superficiales: retención (ad/absorción) e intercambio iónico

La adsorción es un proceso mediante el cual se extrae materia de una fase y se

concentra sobre la superficie de otra fase generalmente sólida; Por ello se considera un

fenómeno superficial, la sustancia que se concentra en la superficie o se adsorbe se llama

“adsorbato” y la fase adsorbente se llama “adsorbente”.

Por el contra, la absorción es un proceso en el cual, las moléculas o átomos de una fase

interpenetran casi uniformemente en los de la otra fase constituyéndose una “solución” con

esta segunda.

El proceso de cambio iónico supone un intercambio de una sustancia o ion por otra

sobre la superficie del sólido.

La incorrecta utilización del término adsorción incluye los procesos de adsorción y

absorción indistintamente, siendo una expresión general para un proceso en el cual un

componente se mueve desde una fase para acumularse en otra, principalmente en lo casos en

los que la segunda fase es sólida.

La principal distinción entre retención (adsorción y absorción) y cambio iónico es que

las ecuaciones que describen la sorción consideran solamente una especie química, de

manera, que la distribución del soluto entre la disolución y el sólido responde a una relajación

simple, lineal o no. Las ecuaciones para el cambio iónico tienen en cuenta todos los iones que

compiten por los lugares de intercambio.

En general, la retención desde una disolución a un sólido ocurre como consecuencia

del carácter liofóbico (no afinidad) del soluto respecto al disolvente particular, o debido a una

afinidad elevada del soluto por el sólido o por una acción combinada de estas dos fuerzas.

El grado de solubilidad de una sustancia disuelta es el factor más importante para

determinar la sorción que va a tener. Cuanta mayor atracción tiene una sustancia por el

disolvente menos posibilidad tiene de trasladarse a la interfase para ser absorbida.


28

La sorción y el cambio iónico son procesos de gran interés en hidrogeoquímica ya que

regulan de manera notable el transporte de contaminantes químicos en acuíferos y suelos.

Tipos de interacciones

Cabe distinguir tres tipos de interacción según que la atracción entre el soluto y el

adsorbente sea de tipo eléctrico, de Van Der Walls o de naturaleza química.

El primer tipo de interacciones corresponde o está relacionado con el intercambio

iónico y a menudo se llama adsorción por intercambio, que es un proceso mediante el cual

los iones de una sustancia se concentran en una superficie. Para dos ascorbatos iónicos

posibles, a igualdad de otros factores, la carga del ion es el factor determinante en la

adsorción de intercambio. Para iones de igual carga, el tamaño molecular (radio de

solvatación) determina el orden de preferencia para la adsorción. Este tipo de adsorción se

comenta con detalle más adelante.

La interacción química que tiene lugar debido a las fuerzas de Van Der Walls se llama

generalmente adsorción física. En estos casos, la molécula adsorbida no está fija en un

lugar específico de la superficie, sino más bien está libre de trasladarse dentro de la

interfase. Esta adsorción en general, predomina a temperaturas bajas. La retención de la

mayoría de las sustancias orgánicas en el agua con carbón activado se considera de

naturaleza física.

Si el adsorbato sufre una interacción química con el adsorbente el fenómeno se llama

adsorción química, adsorción activa o quimisorción. Las energías de adsorción son grandes,

del orden de las de un enlace químico, debido a que el adsorbato forma unos enlaces

fuertes localizados en los centros activos del adsorbente. Esta adsorción suele estar

favorecida a una temperatura elevada.

La mayor parte de fenómenos de adsorción son combinaciones de las tres formas de

interacción y, de hecho, no es fácil distinguir entre adsorción física y química.

Equilibrio e isotermas de retención

La retención de una especie química presente en la solución del suelo (adsorbato) por

los constituyentes de la fase sólida del suelo (adsorbente) ocurre debido a las

interacciones entre la superficie activa de las partículas sólidas y el adsorbato. La cantidad

retenida de una determinada especie depende no solo de la composición del suelo sino

también de la especie química de la que se trata y de su concentración en la solución.

La determinación de equilibrios en Batch y el cálculo de los coeficientes para las

diferentes isotermas de absorción es el método más extendido para estudiar la absorción

de contaminantes en suelos a escala de laboratorio.

Las experiencias en Batch consisten en mezclar y agitar una cantidad determinada de

suelo con disoluciones de diferentes concentraciones del soluto estudiado. Previamente,

se tiene que determinar la concentración de este soluto en el suelo.

La representación gráfica que relaciona el soluto retenido CS, en función de la

concentración de la disolución, Cm, se denomina isoterma de retención, y cuya expresión

general es:

CS = Kd x Ce


29

Donde Kd se denomina constante de adsorción, coeficiente de distribución o

coeficiente de reparto.

Cuando la representación gráfica de CS frente a Ce no se ajusta en un comportamiento

lineal, existen otras aproximaciones para describir la distribución del absorbato (fungicida)

entre el suelo y la disolución. Las más utilizadas son las de Freundlich y Langmuir.

La ecuación general de la isoterma de Freundlich es:

CS = Kf x Ce1/n

La expresión lineal es:

Log CS = Log K + n Log CM

La isoterma de Langmuir tiene la forma:

CS = (a x CM) / (1 + b x CM)

Donde “a” y “b” son constantes que dependen del suelo y tipo de especie

química

La expresión lineal es:

1/CS = 1/a x 1/ CM + b/a

La constante “a” es “KM”, que representa la máxima capacidad de adsorción.

“b/a” es una nueva constante que llamamos “A” relacionada con la energía de

adsorción.

La ecuación final queda:

1/CS = 1/ KM x 1/ CM + A


30

4.- Materias activas utilizadas para el estudio

4.1. Introducción

En este apartado se detalla la estructura química de las dos materias activas

estudiadas y sus características principales: familia de fungicidas a la que pertenecen,

estructura química, peso molecular (PM), plagas sobre las que actúa, plazo de seguridad (PS).

En la tabla I.4.1 se muestran algunas de estas características:

Tabla I.4.1 – Características principales de piraclostrobín y boscalid

Familia Nombre Común PM Solubilidad en agua (mg/L) PS (días) Enfermedades

Estrobilurina Piraclostrobín 357.8 1.9 35 Oidio y mildiu

Anilida Boscalid 343.2 4.6 28 Botrytis y oidio

Ambos fungicidas, piraclostrobín y boscalid están incluidos en el Sistema de

Producción Integrada. El Sistema de Producción Integrada está a medio camino entre la

agricultura convencional y la ecológica, es un nuevo sistema de producción agraria que

equilibra la agricultura y medio ambiente y que está sometida a un exigente control.

Aprovecha al máximo los recursos y mecanismos de producción naturales, utiliza prácticas

compatibles con la protección y mejora del medio ambiente, reduce el uso de fertilizantes y

productos fitosanitarios, de forma que solo se recurre a ellos si son esencialmente necesarios y

con justificación técnica, fomenta un empleo racional del agua y aseguran una agricultura

sostenible a largo plazo.

El SPI también consiste en la aplicación racional de las prácticas agrícolas basadas en

criterios técnicos de Buenas Prácticas Agrícolas (BPA), emitidas por organismos nacionales o

autonómicos, cuyos objetivos primordiales son:

Conseguir una producción de alta calidad organoléptica y sanitaria

garantizando la seguridad de los alimentos.

Conservar el medio ambiente.

Mantener la economía / rentabilidad de las explotaciones.

Con todo ello se consigue una agricultura rentable, con productos de calidad y máximo

respeto al medio ambiente.

La Producción Integrada (PI), a diferencia de la ecológica, no está basada en una

reglamentación europea, sino que su filosofía deriva de las directrices emanadas de la

Organización Internacional para la Lucha Biológica (OILB); así la PI permite el uso de productos

agroquímicos de síntesis (abonos, pesticidas, etc.) si bien esta utilización está restringida en las

Normas Técnicas específicas de Producción para cada cultivo, y sólo permitida si no existen

otras alternativas viables.


31

4.2. Piraclostrobín

La materia activa piraclostrobín tiene un espectro de acción de extraordinaria amplitud

en más de 60 cultivos. Esta estrobilurina controla los patógenos más relevantes de

importancia económica en estos cultivos, controlando Oomicetos, Ascomicetos,

Deuteromicetos y Basidiomicetos.

Las materias activas de los productos fitosanitarios que pertenecen al grupo de las

estrobilurinas poseen un amplio espectro de actividad y son uno de los pocos grupos de

control tanto para el Mildiu como para el Oidio; sobre Botrytis su efecto aún no es conocido.

Estos productos presentan baja toxicidad y están declarados como no persistentes, llegando a

dominar posiblemente el futuro mercado de los fungicidas. Los fungicidas estrobilurinas son

empleados en un amplio rango de cultivos como cereales, vid, cucurbitáceas, frutas de pepita,

tomates y patatas. Recientemente se han introducido en viticultura para el tratamiento del

mildiu (Plasmopara vitícola) y del Oidio (Uncinila necator), como ya se ha citado

anteriormente.

El nombre de las estrobilurinas procede de los Basidiomicetos Strobilurus tenacellus,

que es una variedad de hongo de la podredumbre de la madera, del que fue aislado un

metabolito secundario: la estrobilurina A. La familia de las estrobilurinas constituye una clase

de fungicidas relativamente nuevos y de gran importancia para la agricultura. Su

descubrimiento está inspirado en un grupo de fungicidas naturales derivados del ácido β-

metoxiacrílico como son la estrobilurina A, oudemansina A y mixotiazol A. Estos fungicidas

naturales derivan de hongos comestibles que crecen en bosques europeos. A partir de ellos se

diseñaron análogos a través de la síntesis química con una acción similar pero que tuvieran

una mayor estabilidad y una actividad fúngica mejorada.

El nombre químico del piraclostrobín es Metil N-[2-[[[1-[4-clorofenil]-1H-pirazol-3il]

oximetil]etil] n-metoxicarbamato, pertenece a la familia de las Estrobilurinas, su plazo de

seguridad es de 35 días y su forma estructural es la que tenemos en la Figura I.4.1.

El mecanismo de acción o actividad fúngica de las estrobilurinas se basa en su

capacidad para inhibir la respiración mitocondrial por unión al llamado sitio Q0 del citocromo

b, bloqueando el flujo de electrones. Por este motivo también son conocidas con el nombre de

Q0 inhibidores (Q0I).

La respiración mitocondrial da lugar a la síntesis de adenosíntrifosfato (ATP), la rotura

de uno de los enlaces de esta molécula proporciona a los hongos la energía que necesitan para

que las células puedan llevar a cabo sus actividades. El ATP se sintetiza en la ATP-sintetasa a

Figura I.4.1 – Forma estructural del piraclostrobín


32

partir de adenosindifosfato (ADP) y fosfato orgánico (Pi): mediante la oxidación de

nicotinamida adenina dinucleotido (NADH) se genera un flujo de electrones a través de una

cadena transportadora localizada en la membrana mitocondrial interna, lo cual induce un

bombeo de protones que genera una diferencia de concentración de protones (H+) y de

potencial eléctrico (gradiente electroquímico) a ambos lados de la membrana.

Este gradiente origina un movimiento inverso de H+ hacia la matriz a través de la ATP-

sintetasa; la energía liberada provoca la síntesis de ATP. Cuando el Q0I se une al sitio Q0,

bloquea la transferencia electrónica entre el citocromo b y el citocromo c1, con lo que se

interrumpe el ciclo energético dentro del hongo por la parada en la producción de ATP,

produciéndose la muerte del hongo.

Existen muchos inhibidores de la respiración y también existen muchos sitios de unión

distintos en el mecanismo de respiración, pero la importancia de las estrobilurinas radica en el

hecho de que ningún otro inhibidor conocido hasta el momento tiene el mismo modo de

interacción específica que las estrobilurinas.

4.3. Boscalid

La materia prima boscalid inhibe la enzima succinato ubiquinona reductasa, también

conocida como Complejo II, en la cadena de transporte de electrones en la mitocondria. El

Complejo II ocupa un lugar central en el metabolismo del hongo. Mediante la inhibición del

Complejo II, boscalid interrumpe el crecimiento del hongo e impide la producción de energía.

También inhibe el desarrollo del hongo por eliminación de la posibilidad de construir los

elementos químicos para la síntesis de otros componentes esenciales de la célula.

Este fungicida pertenece a la familia de las Anilidas, tiene un plazo de seguridad de 28

díasy su nombre químico es 2-Cloro-N-(4,-cloro-bifenil-2-il)nicotinamida y su fórmula

estructural es la que se muestra en la Figura I.4.2.

Boscalid está recomendado tanto para el control de Oidio, Mildiu y Botrytis en

diferentes tipos de cultivo incluida la vid. En la actualidad las únicas referencias encontradas

sobre los efectos que el tratamiento con esta materia activa pueda ocasionar en la vid y en las

cualidades organolépticas del vino, son los trabajos desarrollados por el grupo de investigación

GAMYE (Grupo de análisis Medio Ambiental y Enológico de la Universidad de la Rioja) en el

cual se ha desarrollado este trabajo.

Figura I.4.2 – Forma estructural del boscalid

CAPITULO II Objetivos

35

1.- Objetivos

1.1. Objetivos concretos del proyecto

Boscalid y Piraclostrobín son dos materias activas de reciente desarrollo y registro

como fungicidas en España para el control de diferentes enfermedades, en especial Mildiu,

Oidio y Botrytis en vid y de las cuales no existen hasta el momento datos relacionados con la

actuación de estos compuestos en el suelo de cultivo.

Por ello, los objetivos concretos de este proyecto son:

1) Conocer el comportamiento de boscalid y piraclostrobín en los procesos de

sorción y desorción en un suelo de cultivo de vid en la DOC de La Rioja.

2) Determinación de la retención de boscalid y piraclostrobín mediante el cálculo

de la constante de distribución entre el suelo y la fase acuosa para el suelo de

Aldeanueva de Ebro.

3) Determinación de la desorción de los fungicidas boscalid y piraclostrobín

mediante el cálculo de la constante de distribución entre el suelo y la fase

acuosa para el suelo de Aldeanueva de Ebro.

4) Estudio de persistencia de los fungicidas en el suelo de Aldeanueva de Ebro “in

vivo” a lo largo del tiempo observando así su comportamiento real a nivel de

campo.

CAPITULO II Objetivos

36

CAPITULO III Instrumentación, Aparatos y Reactivos

39

1.- Aparatos e instrumentos

A continuación se detallan cada uno de los aparatos e instrumentos que se utilizaron en el desarrollo de esta investigación.

1.1. Cromatografía de gases con detector de captura electrónica (CG-ECD)

El equipo CG-ECD que se ha utilizado consta de los siguientes elementos:

a) Una línea de gas helio (pureza 99,999%)

b) Una línea de gas Ar/CH4 (pureza 99,999%)

c) Un cromatógrafo de gases Agilent Technologies 6890N (Figura III.1.1) equipado con:

Una columna capilar cromatográfica HP-5 con fase estacionaria 5% difenil 95% dimetilpolisiloxano (30 m x 0.32 mm d.i. x 25 µm de espesor de fase).

Un inyector automático Agilent 7683 con carro de muestras para 100 viales de 2 mL.

Un detector de captura electrónica (ECD).

d) Software HP GC Chemstation Rev. A.08.03. para el control de todos los parámetros del instrumento desde el PC.

Figura III.1.1 – Agilent Technologies 6890N


40

1.2. Sistema de concentración de muestras

Para la evaporación y concentración de las muestras se utilizó el equipo Zymark Turbo Vap II (Hopkinton, MA, USA), Figura III.1.2, que concentra los extractos de solventes orgánicos mediante corriente de nitrógeno. Puede realizar simultáneamente la concentración de 6 muestras de hasta 50 mL de volumen.

1.3. Balanza analítica

Se empleo para pesar los patrones puros, los fungicidas y otros reactivos. La balanza analítica utilizada es digital Sartorius

BL 120S, Figura III.1.3, con una precisión de la décima de miligramos.

1.4. Centrífuga

Se utilizó la centrifuga Sigma 3-16P, que aparece en la Figura III.1.4, para realizar la separación de fases tanto líquido-líquido entre una fase orgánica y una fase acuosa, como la separación sólido-líquido entre la parte sólida, suelo, y la parte líquida.

1.5. Estufa

Utilizada para la eliminación de agua de los diferentes suelos que se utilizaron para el desarrollo del método y la determinación de pesticidas. Se empleo una estufa P

Selecta con regulación digital como la que aparece en la Figura III.1.5.

Figura III.1.2 – Zymark Turbo Vap II (Hopkinton, MA, USA)

Figura III.1.3 – Sartorius BL 120S

Figura III.1.5 – Estufa P Selecta

Figura III.1.4 – Sigma 3-16P


41

1.6. Ultrasonidos

La extracción de los analitos del suelo se llevo a cabo mediante la aplicación de ultrasonidos en un baño termostatizado, Branson 5510 Ultrasonics (Barcelona, España), Figura III.1.6.

1.7. Agitador orbital

Se utilizó un agitador orbital de la marca Heidolph, Figura III.1.7 para poner en contacto y homogeneizar las muestras de suelo con la disolución de CaCl2 y pesticidas (boscalid y piraclostrobín) y poder realizar los estudios de sorción y desorción.

2.- Reactivos y disoluciones

Los patrones de los fungicidas y del patrón interno utilizados fueron suministrados por la casa comercial Sigma Aldrich: Boscalid (99,9%), Piraclostrobín (99,9%) y Tetradifón (99,9%). Los reactivos (disolventes) usados, su grado de pureza y la firma comercial que los suministra se detallan en la tabla III.2.1.

Compuesto Grado de pureza Casa comercial

Acetato de Etilo ≥99.8% Scharlau

Acetona ≥99.8% Scharlau

Heptano ≥99.8% Scharlau

Agua Mili Q 22MΩcm Milipore

Metanol Grado HPLC Scharlau

Acetonitrilo Grado HPLC Scharlau

Diclorometano Grado HPLC Lab-Scan

Sulfato de Sodio anhidro ≥99.0% Scharlau

Cloruro de Calcio ≥99.0% Scharlau

Carbonato de Calcio ≥99.0% Scharlau

Figura III.1.7 – Agitador Orbital Heidolph

Tabla III.2.1 – Compuestos utilizados, Grado de pureza y Casa comercial

Figura III.1.6 – Branson 5510 Ultrasonics


42

La disolución del patrón concentrada de los fungicidas se preparó en metanol en una concentración de 500 mg/L a partir de los compuestos puros. Para el estudio del desarrollo y caracterización del método analítico se han utilizado disoluciones preparadas en metanol en el momento del estudio para evitar problemas por degradación. Las disoluciones de patrón interno, Tetradifón, se prepararon de la misma manera en Acetato de Etilo. Todas las disoluciones se mantuvieron a una temperatura de -20 ºC durante un periodo máximo de un mes. La estabilidad de los compuestos en metanol y del patrón interno en Acetato de Etilo se estudio en un periodo de un mes a diferentes temperaturas (ambiente, -4ºC, -20ºC) comprobando que las concentraciones de todos los compuestos permanecían constantes durante ese tiempo.

3.- Toma y tratamiento de muestras

La determinación de piraclostrobín y boscalid en el suelo de cultivo de vid, se realizo con muestras de suelo obtenidas de un viñedo de la DOC Rioja. Las características que presenta son intermedias entre los valores encontrados en los suelos para el cultivo de vid. En la tabla III.3.1 que aparece a continuación se muestran las mismas:

Tabla III.3.1 – Características físico-químicas del suelo estudiado

Arena Limo Arcilla pH M.O. Cu Al Fe

28.7% 45.3% 26.0% 8.2 1.30% 3.70 mg/Kg 40.7 mg/Kg 25.3 mg/Kg

Se tomaron muestras a 10 cm de profundidad en diferentes partes de la parcela seleccionada, se mezclaron y se homogeneizaron. Posteriormente se tamizo con un tamiz de 2 mm, seguidamente se eliminó la humedad manteniendo el suelo en una estufa a una temperatura de 35ºC durante 24 horas en ausencia de luz. Una vez deshidratado, es decir, sin agua, se mantiene y se guarda en botes separados de 100 gramos a 4ºC en condiciones de oscuridad hasta su utilización.

Dado que este suelo va a ser utilizados en el estudio de extracción de los fungicidas piraclostrobín y boscalid, se tiene que asegurar la no presencia de los fungicidas objeto de estudio en el mismo.

La señal del extracto producida por el Cromatógrafo de gases al introducir muestras obtenidas del suelo objeto de estudio únicamente añadiendo el patrón interno (Tetradifón) al 0,1 µg/mL queda de la siguiente forma (Figura III.3.1):

Figura III.3.1 – Señal producida por el CG-ECD al analizar el P.I.


43

4.- Condiciones cromatográficas

La separación de los fungicidas estudiados mediante la cromatografía de gases con captura electrónica (CG-ECD) se realizó en las siguientes condiciones cromatográficas optimizadas previamente por el equipo investigador en el cual se ha realizado este trabajo. Estas condiciones se detallan a continuación:

En el horno cromatográfico se estableció una programación con dos rampas de temperatura, en la primera rampa la temperatura inicial del horno es de 100 ºC y aumenta a razón de 40ºC / min hasta alcanzar una temperatura de 185 ºC en la cual se mantiene isotermo durante 5 minutos; la segunda rampa aumenta en 10ºC / min alcanzando una temperatura final de 300ºC que se mantendrá durante 2 minutos.

El inyector se mantuvo a 250ºC y el gas portador usado fue helio de 99,999% de pureza a un caudal constante de 7 mL/ min y una presión de 133,4 KPa. El volumen de muestra tomado en cada inyección fue de 2 µL. La inyección se realizó en modo “Splitless” (sin división de flujo) con un tiempo de purga de 0,9 min y un caudal de purga de 0,7 mL/ min.

En la columna cromatográfica el flujo de helio fue de 4 mL/ min, con una presión de 133,4 KPa y una velocidad media de flujo de 59 cm/s.

La temperatura del detector (ECD) se fijó en 300ºC. La relación de flujos para el detector fue de 56 mL/ min para ArCH4 mas 4 mL/ min de Helio provenientes de la columna.

La cuantificación se ha realizado por el método del patrón interno (P.I.) utilizando para ello Tetradifón. Los tiempos de retención obtenidos en estas condiciones cromatográficas para los diferentes compuestos estudiados se muestran en la tabla III.4.1:

Tabla III.4.1 – Tiempos de retención de los compuestos estudiados y del P.I.

Compuesto Tiempo (min)

Tetradifón (P.I.) 13,6

Boscalid 14,9

Piraclostrobín 15,9

4.1. Tetradifón como patrón interno

En la cromatografía de gases cuantitativa, la mayor precisión se consigue con el uso de patrones internos debido a que se evitan las incertidumbres asociadas con la inyección de la muestra. En este procedimiento se adiciona la cantidad de patrón interno a las disoluciones de calibración y a las muestras, y la relación de áreas absolutas del analito y del patrón interno sirve como parámetro analítico.

Para poder explicar este método correctamente es necesario que se cumplan los siguientes requisitos: la señal del P.I. debe estar bien definida y no solapar con las señales de los analitos aunque su tiempo de retención debe estar dentro del mismo rango. La materia activa utilizada como patrón no debe estar presente en las muestras a analizar.


44

Para la selección del patrón interno de cuantificación el grupo investigador realizo previamente varios estudios preliminares con diferentes compuestos, siendo finalmente el Tetradifón la sustancia elegida para ello debido a que presenta una sensibilidad alta y un tiempo de retención similar a los analitos.

Las características analíticas del patrón interno (P.I.) se muestran en la tabla III.4.2:

Tabla III.4.2 – Datos de la reproducibilidad del P.I., tetradifón

Compuesto Intervalo lineal (µg/mL)

Ecuacióna r2 DERb(%) 0.05 µg/mL

DERb(%) 0.50 µg/mL

DERb(%) 1.00 µg/mL

Tetradifón 0.010-0.992 A=[670C-1]10-3 0.9993 3.5 4.0 1.5

Observando los datos de esta tabla, se comprueba que el compuesto presenta una buena respuesta lineal en el intervalo de las concentraciones en el que se desea trabajar con una repetibilidad muy buena para las diferentes concentraciones.

En función de todos estos resultados se escogió Tetradifón como patrón interno en una concentración de 0.1 mg/L, que proporciona una señal adecuada para hacer la relación de áreas con los analitos.

a – A=Áreas absolutas; C=Concentración (µg/L) b – n=6 (repeticiones)

CAPITULO IV Método de Análisis

47

1.- Suelo estudiado

La muestra de suelo utilizada en el método de análisis no debe contener los fungicidas a estudiar (a excepción de las muestras del año 2009 que serán usadas para el proceso de extracción) ya que serán usadas en los estudios de sorción-desorción y en la realización de la Recta de Calibrado.

Las características que presenta el suelo que va ser utilizado se detallan nuevamente en la Tabla IV.1.1:

Tabla IV.1.1 – Características físico-químicas del suelo estudiado

Arena Limo Arcilla pH M.O. Cu Al Fe

28.7% 45.3% 26.0% 8.2 1.30% 3.70 mg/Kg 40.7 mg/Kg 25.3 mg/Kg

El suelo seleccionado para los estudios es un suelo de viña de la zona de Aldeanueva de Ebro (La Rioja), en la figura IV.1.1 se muestra la situación de dicho municipio.

Figura IV.1.1 – Comunidad Autónoma de La Rioja divida por municipios


48

2.- Estudios de sorción y desorción de fungicidas

2.1. Proceso de sorción

El estudio de la retención o sorción de boscalid y piraclostrobín se realizó con las concentraciones de 0.5, 1, 1.25, 1.5, 2, 2.5 y 3 µg/mL, cada una de ellas se realizó por duplicado.

La metodología de trabajo es la misma en todos los casos, en primer lugar se procede al pesado del suelo, 5 g. por cada bote de centrifugadora a los cuales se le añaden 50 mL de disolución de CaCl2 0.01 M y la concentración correspondiente de boscalid y piraclostrobín que más adelante se detallarán. Se procede a la agitación orbital durante 24 horas, finalizado este tiempo se extraen los tubos del agitador y se llevan a la centrifugadora durante 10 minutos a 10.000 rpm. Se recoge la fase acuosa de la que se toman 25 mL que se depositan en un tubo de centrífuga junto a 20 mL de Diclorometano. El suelo que queda en los botes (fase sólida) se reserva para posteriormente realizar el proceso de desorción. A continuación la fase acuosa junto con el Diclorometano se lleva a la centrifugadora otros 10 minutos a 10.000 rpm. Se extrae la fase orgánica y se le añade Sulfato de Sodio anhidro para absorber el agua que pueda contener la muestra, se filtra por lana de vidrio y se lava con Diclorometano para asegurar el paso total del compuesto. Se evapora bajo corriente de N2 y el residuo resultante se redisuelve en 5 mL de Acetato de Etilo, se le añade el patrón interno (0.1 µg/mL) y se lleva al cromatógrafo de gases (CG-ECD).

La Figura IV.2.1 muestra el proceso seguido para la realización del estudio de sorción o retención.

2.2. Proceso de desorción

En el proceso de desorción lo que se quiere estudiar es la capacidad que tiene el suelo objeto de estudio una vez que ha sorbido una cantidad de fungicida determinada para desprenderse de él.

Con la fase sólida resultante del proceso de sorción que contiene 5 g. de suelo se comienza el proceso de desorción. La metodología es similar a la realizada en el proceso de retención, el método utilizado es como sigue: se le añaden 50mL de disolución de CaCl2 0.01 M en cada uno de los botes en los que se encuentra el suelo objeto de estudio, seguidamente se ponen en agitación orbital donde permanecerán durante 24 horas. Finalizado este tiempo se centrifugan durante 10 minutos a 10.000 rpm. Se retira la fase acuosa de la que se toman 25 mL que se sitúan en un tubo de centrifuga junto con 20 mL de Diclorometano. La mezcla se lleva a centrifugar durante 10 minutos a 10.000 rpm. Se recoge la fase acuosa, se le añade sulfato de sodio anhidro, se filtra por lana de vidrio y se lava con Diclorometano. Se evapora bajo corriente de N2 a sequedad, el residuo se redisuelve en Acetato de Etilo hasta 5mL añadiendo también patrón interno (Tetradifón) en concentración de 0.1 µg/mL. La muestra se pasa a viales y por último se llevan a inyectar al cromatógrafo (CG-ECD).

Este proceso se realizó tres veces, es decir, una primera vez tras agitación de 24h, posteriormente se continuó con otra agitación de 24h (sumando 48h) y para finalizar una tercera agitación de otras 24h, teniendo un total de 72h de agitación.

La desorción total es la suma de las desorciones tras 24, 48 y 72 horas de agitación:

Desorción TOTAL = Des24 + Des48 + Des72

La Figura IV.2.2 muestra el proceso seguido para la realización del estudio de desorción a las 24, 48 y 72 horas.


49

Pesado del suelo (5g)

Disolución de CaCl2 0.01 M (50mL)

a) Concentración fungicida (µg/mL)

b) CaCl2 0.01 M

Agitación orbital (24h)

Centrifugación a 10.000 rpm (10 min)

Disolución acuosa (25mL)

Diclorometano (20mL)


• Fase orgánica

• Sulfato de sodio anhidro

• Lana de vidrio

• Lavado Diclorometano

Evaporación TurboVap II (30ºC)

Redisolución (5mL)

• Residuo

• Patrón interno

• Acetato de Etilo

Traspaso del líquido a viales (2mL)

PROCESO DE SORCIÓN

PROCESO DE DESORCIÓN

Fase sólida (Suelo) Fase líquida (Disolución acuosa)

Sales Fase orgánica

CG-ECD

• 2 µL

Fase acuosa

Figura IV.2.1 – Proceso de sorción o Retención


50

Fase sólida resultante del proceso de sorción

Disolución de CaCl2 0.01 M (50mL)

a) CaCl2 0.01 M

Agitación orbital (24h)





• Fase orgánica


• Lana de vidrio



Redisolución (5mL)

• Residuo

• Patrón interno



PROCESO DE DESORCIÓN 24h



Sales Fase orgánica

CG-ECD

• 2 µL


Fase acuosa

Figura IV.2.2 – Proceso de Desorción a 24, 48 y 72 horas.


51

2.3. Calibrado en disolvente

Existe una relación matemática entre la señal del instrumento y la cantidad o concentración conocida del analito. Si se representa la una frente a la otra se puede obtener la denominada curva analítica, la cual será una recta si la respuesta del instrumento frente a la concentración del analito es lineal.

El estudio para la Recta de Calibrado de boscalid y piraclostrobín en disolvente se realizó con las concentraciones de 0.5, 1.0, 1.25, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 y 3.5 µg, cada una de ellas por triplicado para obtener así una mayor precisión. Las muestras únicamente han de contener el fungicida en la concentración deseada y el disolvente Acetato de Etilo.

En la tabla IV.2.1 se muestra el intervalo lineal, las ecuaciones de las rectas de calibrado (pendiente y ordenada en el origen) y los coeficientes de correlación (R2) para los dos fungicidas empleados en el estudio.

Fungicidas Rango lineal (µg/mL) Ecuación R2

Boscalid 0.5-3.5 AR=6,1267C + 0,0264 0.9994

Piraclostrobín 0.5-3.5 AR=0,2168C + 0,0773 0.9992

AR=Área relativa C=Concentración (µg/mL)

3.- Estudio de evolución de fungicidas en el suelo

3.1 Evolución

En este estudio lo que se pretende es hacer un seguimiento del comportamiento de los plaguicidas ya en el verdadero suelo de cultivo, no una simulación de laboratorio como se ha hecho para los estudios de sorción y desorción.

Para ello se cuenta con muestras de tierra del año 2009 mantenida hasta su utilización en botes cerrados herméticamente, en ausencia de luz y refrigerados. Esta tierra es similar a la tierra objeto de estudio de este trabajo, con la gran diferencia de que la que va ser usada para el estudio de evolución ya ha sido tratada en el propio campo con los fungicidas estudiados. Las muestras de tierra fueron tomadas a pie de cepa a unos 10 cm de profundidad; se dispone de muestras cogidas a los 0, 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30 y 45 días desde la aplicación del tratamiento en el campo con los fitosanitarios.

Con el método ya optimizado lo que se busca es poder cuantificar la cantidad de fungicida que permanece en suelo real de cultivo a lo largo del tiempo.

3.2 Extracción sólido-líquido del fungicida desde el suelo

La técnica de extracción utilizada para la extracción del fungicida desde el suelo es la que se ha de utilizar para conseguir extraer y cuantificar los fitosanitarios estudiados de las muestras de tierra del año 2009.

La metodología seguida es la siguiente: Se comienza con el pesaje de 5g de muestra (suelo tomado a diferentes tiempos tras la aplicación del tratamiento con los fungicidas a estudiar) a los que se añaden 25 mL del disolvente Acetonitrilo:Agua (2:1) y se llevan a

Tabla IV.2.1 – Ecuaciones de Rectas de Calibrado de boscalid y piraclostrobín en disolvente (Acetato de Etilo)


52

ultrasonidos a 22ºC durante 10 minutos. Finalizado esto, se añaden 20 mL de Diclorometano y se llevan a la centrifugadora 10 minutos a 10.000 rpm. Concluido este tiempo se extraen los tubos y se extrae la fase orgánica por decantación, a esta se le añade Sulfato de Sodio anhidro para eliminar los restos de humedad y es filtrada a través de la lana de vidrio con su correspondiente lavado con Diclorometano. Se transporta al TurboVap II donde se evapora hasta sequedad. Para finalizar el proceso se redisuelve el residuo en Acetato de Etilo y se le añade el patrón interno (Tetradifón), las muestras son pasadas a los viales de 2mL y son llevadas al cromatógrafo de gases (CG-ECD) donde serán analizadas. Con las muestras tomadas a cada tiempo se realizarán siempre los ensayos por duplicado.

El proceso de extracción de sólido-líquido aparece representado gráficamente en la Figura IV.3.1.

3.3. Calibrado en extracto de suelo

Se ha de realizar el calibrado en extracto de suelo ya que al analizar las muestras del año 2009 tomadas en campo se puede producir el llamado “Efecto matriz”. Este efecto matriz consiste en una disminución o aumento de la respuesta instrumental del analito debido a la presencia de otros componentes. En otras palabras, para la misma concentración de analito, el análisis de una muestra real o de una disolución estándar del analito puro no proporciona la misma respuesta del equipo (CG-ECD). Por esto se realizan rectas de calibración usando el extracto del suelo estudiado para los fungicidas boscalid y piraclostrobín.

El estudio para la Recta de Calibrado en extracto de suelo se realizó con las concentraciones de 0.5, 1.0, 1.25, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 y 3.5 µg, cada una de ellas por triplicado para obtener así una mayor precisión.

La metodología seguida para la obtención de las muestras varía un poco de la usada para la sorción y desorción. Primeramente se pesan 5 g de tierra y se le añaden 25 mL de Acetonitrilo:Agua (2:1), seguidamente se someten a un tratamiento con ultrasonidos durante 10 minutos a unos 22ºC. Tras el paso por los ultrasonidos a la disolución se le añaden 20 mL de Diclorometano y se ponen en los tubos de centrífuga para ser sometidos a una centrifugación durante 10 minutos a 10.000 rpm. Se decanta la fase orgánica añadiendo Sulfato de Sodio anhidro para absorber la posible agua que contenga la muestra, se filtra por lana de vidrio y se hace un lavado con Diclorometano. Esto se evapora hasta sequedad en el TurboVap II bajo corriente de N2 a 30ºC, el residuo se redisuelve en Acetato de Etilo (5 mL) junto con el patrón interno (Tetradifón a 0.1 ppm) y es ahora cuando le añadimos a la muestra las correspondientes concentraciones conocidas de los fungicidas. Por último se transvasan las muestras a los viales de 2 mL y se llevan a inyectar al cromatógrafo (CG-ECD).

La figura IV.3.2 muestra gráficamente la metodología seguida en laboratorio para la realización de las Rectas de Calibrado.


53


Acetonitrilo : Agua (2:1) (25mL)

Ultrasonidos a 22ºC (10min)





• Lana de vidrio



Redisolución (5mL)

• Residuo

• Patrón interno



Desechar


Fase acuosa Fase orgánica

CG-ECD

• 2 µL

PROCESO DE EXTRACCIÓN

Figura IV.3.1 – Proceso de Extracción de sólido-líquido


54


Acetonitrilo:Agua (2:1) (25mL)

Ultrasonidos a 22ºC (10min)





• Lana de vidrio



Redisolución (5mL)

• Residuo

• Patrón interno

• Fortificación



Desechar


Fase acuosa Fase orgánica

CG-ECD

• 2 µL

CALIBRADO EN EXTRACTO DE SUELO

Figura IV.3.2 – Metodología para Recta de Calibrado en extracto de suelo


55

En la tabla IV.3.1 se muestra el intervalo lineal, las ecuaciones de las rectas de calibrado (pendiente y ordenada en el origen) y los coeficientes de correlación (R2) para los dos fungicidas empleados en el estudio.

Fungicidas Rango lineal (µg/mL) Ecuación R2

Boscalid 0.5-3.5 AR=0.1593C + 0.0131 0.9930

Piraclostrobín 0.5-3.5 AR=3.1809C + 0.6836 0.9971 AR=Área relativa C=Concentración (µg/mL)

En la figura IV.3.3 se muestra la representación gráfica de la Recta de Calibrado para el fungicida piraclostrobín:

Y aquí, en la figura IV.3.4 se presenta una Recta de Calibrado similar pero en este caso el fungicida utilizado es el boscalid:

Figura IV.3.3 – Recta de calibración de piraclostrobín en suelo de Aldeanueva de Ebro

Figura IV.3.4 – Recta de calibración de boscalid en suelo de Aldeanueva de Ebro

Tabla IV.3.1 – Ecuaciones de Rectas de Calibrado de boscalid y piraclostrobín en extracto de suelo


56

CAPITULO V Resultados y discusión

59

1.- Estudio de retención

Se realizó el estudio de retención con los fungicidas estudiados, piraclostrobín y

boscalid, a las concentraciones de 1.0, 1.25, 1.5, 2.0, 2.5 y 3.0 µg/mL.

Los resultados obtenidos muestran que piraclostrobín tiene una retención media

expresada en tanto por ciento de 88,69 % con una desviación estándar relativa de 3,88 %, la

retención oscila entre un 83,61 y un 93,09 % de forma independiente a la concentración

impuesta inicialmente.

En el caso del boscalid la retención media es 39,76 % con una desviación de 3,53 %.

Los valores de retención, en tanto por ciento, oscilan entre un 36,49 y un 44,89 %, también de

forma independiente a la concentración expuesta inicialmente.

En la tabla V.1.1 se muestran los valores de los µg de fungicida retenidos por el suelo

de Aldeanueva de Ebro para cada concentración estudiada durante el estudio de retención.

Tabla V.1.1 – Retención de piraclostrobín y boscalid en suelo de Aldeanueva de Ebro

Disolución Inicial Piraclostrobín Boscalid

Ci (µg/mL) µg iniciales µg retenidos % retención Cs (µg/g) µg retenidos % retención Cs (µg/g)

1,00 50,0 46,4 92,81 9,28 21,7 43,32 4,33

1,25 62,5 56,3 90,02 11,3 22,8 36,49 4,56

1,50 75,0 62,7 83,61 12,5 28,6 38,07 5,71

2,00 100 86,3 86,25 17,3 44,9 44,89 8,98

2,50 125 116 93,09 23,3 48,9 39,08 9,77

3,00 150 129 86,37 25,9 55,0 36,68 11,0

La representación gráfica de la concentración retenida en el suelo Cs (µg/g) respecto a

la concentración inicial expuesta Ci (µg/mL) se muestra en la figura V.1.1, tanto para

piraclostrobín como para boscalid.

Figura V.1.1 – Gráficas de la Respuesta de Retención final de piraclostrobín y boscalid


60

El comportamiento se ajusta a un modelo lineal con coeficientes de determinación

superiores a 0,953. La tabla V.1.2 muestra los datos de la ecuación de la recta y sus

coeficientes.

Tabla V.1.2 – Características de la retención

Fungicida Ec. De la recta R2

Piraclostrobín Cs = 8,7558*Ci + 0,1677 0,9884

Boscalid Cs = 3,6473*Ci + 0,5543 0,9530

Ci = Concentración inicial (µg/mL) CS = Concentración fase sólida (µg/g)

La concentración que presenta el suelo en este estudio oscila entre 9,28 y 25,9 µg/g

para piraclostrobín y para boscalid entre 4,33 y 11,0 µg/g. Ambos fungicidas presentan

retención, siendo superior en el caso de piraclostrobín en todo el rango de concentraciones.

1.1. Isoterma Lineal en el proceso de retención

Los datos obtenidos en el estudio de retención se ajustan a la isoterma lineal:

CS = KD * Ce

En donde CS es la concentración de fungicida retenida por el suelo (µg/g), Ce es la

concentración del fungicida en la disolución en el equilibrio (µg/ml) y KD es la constante lineal

de retención o de reparto.

La figura V.1.2 muestra la representación gráfica de la isoterma lineal en el proceso de

retención en el suelo de Aldeanueva por parte de los fungicidas piraclostrobín y boscalid.

Figura V.1.2 – Isotermas Lineales de retención de piraclostrobín y boscalid en suelo de Aldeanueva de Ebro


61

Para ambos fungicidas se observa un buen ajuste lineal, con coeficientes de

determinacion de 0,8878 y 0,8854 para piraclostrobín y boscalid respectivamente. Los valores

de las constantes KD en el proceso de retención se muestran en la tabla V.1.3. Piraclostrobín

muestra un valor de KD superior a boscalid.

Tabla V.1.3 – Valores de ajuste para las Isotermas Lineales en el proceso de Retención

Fungicida Isoterma Lineal Retención

KD R2

Piraclostrobín 47,235 0,8878

Boscalid 5,4894 0.8854

1.1. Isoterma de Freundlich en el proceso de retención

Los datos obtenidos en el estudio de retención se ajustan a la isoterma de Freundlich:

CS = KF * Ce1/n

En donde Cs (µg/g) es la concentración del fungicida retenida por el suelo, Ce (µg/ml)

es la concentración del fungicida en la disolución en el equilibrio y KF es la constante de

Freundlich.

La representación gráfica de la isoterma de Freundlich en el proceso de retención, en

el suelo de Aldeanueva por parte de los fungicidas piraclostrobín y boscalid se muestra en la

figura V.1.3.

Figura V.1.3 – Isotermas de Freundlich en retención de piraclostrobín y boscalid en suelo de Aldeanueva de Ebro

Se obtiene un buen ajuste lineal con coeficientes de determinación de 0,7423 en

piraclostrobín y 0,8884 para el boscalid. La tabla V.1.4 muestra los valores de las constantes KF

en el proceso de retención correspondiente al ajuste de los resultados a la isoterma de

Freundlich. Se observa que la constante KF es mayor para piraclostrobín, 43,15 frente a 6,63

para boscalid.


62

Tabla V.1.4 – Valores de ajuste para las Isotermas de Freundlich en el proceso de Retención

Fungicida Isoterma Freundlich Retención

KF nret R2

Piraclostrobín 43,15 1,76 0,7423

Boscalid 6,63 1,14 0,8884

2.- Estudio de desorción

El estudio de desorción de piraclostrobín y boscalid para las concentraciones de 1.0,

1.25, 1.5, 2.0, 2.5 y 3.0 µg/mL se realizó en tres etapas: a las 24, 48 y 72 horas, siendo la

desorción total la suma de las desorciones obtenidas en cada uno de los tiempos.

La tabla V.2.1 muestra los resultados para la desorción de piraclostrobín, al tratarse de

un estudio de desorción, se toma como referencia para obtener los porcentajes la cantidad de

fungicida que el suelo ha retenido previamente, ya que hay que valorar lo que pierde el suelo

en función de lo que contenga.

Tabla V.2.1 – Resultados del estudio de desorción del piraclostrobín en función de la cantidad retenida en

suelo de Aldeanueva de Ebro

Disolución Inicial Piraclostrobín

Ci (µg/ml) µg iniciales

µg

retenidos

% Des

24h

% Des

48h

% Des

72h

µg ret

Final

1,00 50,0 46,4 5,72 n.d. n.d. 43,8

1,25 62,5 56,3 4,98 n.d. n.d. 53,5

1,50 75,0 62,7 12,53 n.d. n.d. 54,9

2,00 100 86,3 11,06 n.d. n.d. 76,7

2,50 125 116 9,32 n.d. n.d. 105

3,00 150 129 9,55 n.d. n.d. 117

La media de desorción de piraclostrobín a las 24 horas y, que coincide con la desorción

total posterior es de 8,86 % respecto a la cantidad retenida inicialmente por el suelo, con una

desviación estándar relativa de un 2,96 %. La desorción es del orden de diez veces menor que

la retención. Estos valores indican que el compuesto permanece retenido por el suelo

La tabla V.2.2 muestra los porcentajes de desorción para boscalid , los valores de estos

porcentajes se obtienen tomando como referencia los µg que nos quedan retenidos en cada

etapa del paso anterior, no la concentración inicial a la que ha sido expuesta.


63

Tabla V.2.2 – Resultados del estudio de desorción del boscalid en función de la cantidad retenida en suelo de Aldeanueva de Ebro

Disolución Inicial Boscalid

Ci (µg/ml) µg iniciales µg retenidos % Des 24h % Des 48h % Des 72h µg Ret Final

1,00 50,0 21,7 34,52 28,02 18,05 8,37

1,25 62,5 22,8 35,07 45,37 31,74 5,52

1,50 75,0 28,6 32,90 38,22 34,23 7,78

2,00 100 44,9 41,67 33,97 32,65 11,7

2,50 125 48,7 42,34 63,76 48,26 5,28

3,00 150 55,0 35,36 52,14 28,26 12,2

A las 24 horas hay una desorción media expresada en tanto por ciento de 36,98 % con

una desviación estándar relativa de 3,99 %; a las 48 horas la media es de 43,58 % (DER 13,01

%) y finalmente a las 72 horas la media de desorción es de 32,20 % (DER 9,77 %). Se observa

así, que en cada etapa de desorción estudiada se eliminan entre un 30 o 40% del fungicida.

2.2 Isoterma Lineal de retención en el proceso de desorción

Los datos obtenidos en el estudio de desorción se ajustan a la isoterma lineal:

CS = KD * Ce

En donde CS es la concentración de fungicida retenida por el suelo (µg/g), Ce es la

concentración de la disolución en el equilibrio (µg/mL) y KD es la constante lineal de desorción.

La figura V.2.1 muestra la representación gráfica de la isoterma lineal en el proceso de

desorción, en el suelo de Aldeanueva por parte de los fungicidas piraclostrobín y boscalid,

para un tiempo de 24 horas.

Figura V.2.1 – Isotermas Lineales en el proceso de desorción 24h de piraclostrobín y boscalid


64

A las 48 y 72 horas no se detectó desorción de piraclostrobín en el suelo. Boscalid si

presento desorción pero los valores obtenidos no tienen un ajuste lineal tal y como se puede

observar en la figura V.2.2.

Figura V.2.2 – Isotermas Lineales en el proceso de desorción 48h y 72h de Boscalid

Para ambos fungicidas se observa un buen ajuste lineal y los coeficientes de

determinación son de 0,8022 para piraclostrobín y 0,8448 para boscalid. Los valores de las

constantes KD en el proceso de desorción se muestran en la tabla V.2.2 donde se observa que

es mayor el valor de KD en el caso de piraclostrobín que para boscalid.

Tabla V.2.2 – Valores de ajuste para las Isotermas Lineales en el proceso de Desorción

Fungicida Isoterma Lineal Desorción

KD R2

Piraclostrobín Des 24 h. 65,78 0,8022

Boscalid Des 24 h. 12,348 0,8448

2.3 Isoterma Freundlich de retención en el proceso de desorción

Los datos obtenidos en el estudio de desorción se ajustan a la isoterma de Freundlich:

CS = KF * Ce1/n

En donde Cs (µg/g) es la concentración del fungicida retenida por el suelo, Ce (µg/ml)

es la concentración del fungicida en la disolución en el equilibrio y KF es la constante de

Freundlich en el proceso de desorción.

En la figura V.2.3 aparecen representadas las Isotermas de Freundlich para la evolución

del proceso de desorción a las 24 horas para piraclostrobín y a las 24 y 48 horas para boscalid.


65

La desorción a las 24 horas de piraclostrobín presenta un buen ajuste con un

coeficiente de determinación de 0,9770 y una constante de Freundlich (KF) de 40.

En el caso de boscalid, la desorción a las 24 y 48 horas tiene un buen ajuste con

coeficientes de determinación superiores a 0,9588 y con KF superior a las 24 horas que a las 48

tal y como se muestra en la tabla V.2.3.

La desorción de boscalid obtenida a las 72 horas no se ajusta a la isoterma de

Freundlich.

Tabla V.2.3 – Valores de ajuste para las Isotermas de Freundlich en el proceso de Desorción

Fungicida Isoterma Freundlich Desorción

KF x 103 nret R

2

Piraclostrobín Des 24 40 0,28 0,9770

Boscalid Des 24 90 0,60 0,9959

Des 48 70 0,48 0,9588

Figura V.2.3 – Isotermas Freundlich en el proceso de desorción de Piraclostrobín a las 24h y Boscalid a las 24, 48 y 72h


66

3.- Evolución del fungicida en el tiempo

Piraclostrobín

Los porcentajes son obtenidos tomando como referencia la cantidad de fungicida

puesta en contacto con la tierra inicialmente (50.0, 62.5, 75.0, 100, 125 y 150 µg.).

Para piraclostrobín se muestran los resultados del estudio del proceso de desorción en

la tabla V.3.1. La media expresada en tanto por ciento de desorción a las 24 horas es de 7,79

%. No se observa una relación entre la cantidad de fungicida desorbida y la concentración

impuesta inicialmente.

Tabla V.3.1 – Resultados del estudio de desorción del piraclostrobín en función de la cantidad inicial expuesta

Disolución Inicial Piraclostrobín

Ci (µg/ml) µg iniciales

µg

retenidos

% Ret

Inicial

% Des

24h

% Des

Total

µg Ret

Final

% Ret

Final

1,0 50,0 46,4 92,81 5,31 5,31 43,8 87,50

1,25 62,5 56,3 90,02 4,48 4,48 53,5 85,54

1,5 75,0 62,7 83,61 10,48 10,48 54,9 73,13

2,0 100 86,3 86,25 9,53 9,53 76,7 76,72

2,5 125 116 93,09 8,67 8,67 105 84,42

3,0 150 129 86,37 8,25 8,25 117 78,12

En las figuras V.3.1 y V.3.2 se muestran para piraclostrobín, la representación gráfica

de la evolución en el tiempo en el proceso de retención, en el suelo de Aldeanueva, tras un

tiempo de contacto de 24, 48 y 72 horas, tanto en valores absolutos como en porcentajes.

Figura V.3.1 –µg retenidos de piraclostrobín en suelo de

Aldeanueva de Ebro a diferentes concentraciones y tiempos

Figura V.3.2 – Retención en % de piraclostrobín en suelo de

Aldeanueva de a diferentes concentraciones y tiempos


67

La cantidad retenida de piraclostrobín aumenta a medida que aumenta la

concentración del compuesto puesta en contacto. Inicialmente se retienen entre 40 µg (1.0

µg/mL) y 130 µg (3.0 µg/mL). A lo largo del tiempo la cantidad retenida permanece constante.

El tanto por ciento de retención final oscila entre un 73,13 y un 87,50 %, obtenidos

tomando como referencia la cantidad de fungicida puesto con el suelo inicialmente.

Boscalid

En la tabla V.3.2 los porcentajes son obtenidos tomando como referencia la cantidad

de fungicida puesta en contacto con la tierra inicialmente (50.0, 62.5, 75.0, 100, 125 y 150 µg.).

Como se puede observar los porcentajes de desorción van disminuyendo según pasa el

tiempo.

A las 24 horas, la desorción media del boscalid expresada en tanto por ciento es de un

14,75 % con una desviación estándar de 2,44 %; a las 48 horas la media es de un 10,68 % (DER

2,36) y finalmente a las 72 horas la desorción media baja hasta un 4,33 % (DER 0,97).

Tabla V.3.2 – Resultados del estudio de desorción del boscalid en función de la cantidad inicial

Disolución Inicial Boscalid

Ci

(µg/ml) µg iniciales

µg

retenidos

% Ret

Inicial

% Des

24h

% Des

48h

% Des

72h

% Des

Total

% Ret

Final

µg Ret

Final

1 50 21,7 43,32 14,95 7,95 3,69 26,59 16,73 8,37

1,25 62,5 22,8 36,49 12,79 10,75 4,11 27,65 8,83 5,52

1,5 75 28,6 38,07 12,53 9,76 5,40 27,69 10,38 7,78

2 100 44,9 44,89 18,70 8,89 5,65 33,24 11,65 11,7

2,5 125 48,9 39,08 16,55 14,37 3,94 34,86 4,22 5,28

3 150 55,0 36,68 12,97 12,36 3,21 28,54 8,14 12,2

En las figuras V.3.3 y V.3.4 se muestran para boscalid, la representación gráfica de la

evolución en el tiempo en el proceso de retención, en el suelo de Aldeanueva, tras un tiempo

de contacto de 24, 48 y 72 horas, tanto en valores absolutos como en porcentajes.

La cantidad retenida de boscalid aumenta a medida que aumenta la concentración

del compuesto puesta en contacto con el suelo, se retienen inicialmente entre 21 µg (para

1µg/mL) hasta un máximo de 55 µg para la concentración más elevada de fungicida (3µg/mL).

A lo largo del tiempo la cantidad retenida disminuye a valores comprendidos entre

5,28 µg y 12,20 µg de forma independiente a la concentración inicial impuesta.

El tanto por ciento de retención final de boscalid oscila entre un 4,22 y un 16,73 %,

estos porcentajes toman como referencia la concentración inicial del compuesto. Este

disminuye con el tiempo pero prácticamente no varía para las concentraciones estudiadas.


68

4.- Comportamiento en campo del fungicida

En este estudio lo que se pretende es hacer un seguimiento de los plaguicidas ya en el

verdadero suelo de cultivo, no una simulación de laboratorio como se ha hecho para los

estudios de sorción y desorción.

Para ello se dispone de muestras recogidas a los 0, 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30 y 45 días

desde la aplicación del tratamiento en el campo con piraclostrobín y boscalid.

La representación gráfica del comportamiento en campo del boscalid aparece en la

figura V.4.1. Para los días 15, 20 y 30 los valores obtenidos fueron inferiores al Límite de

Detección.

Figura V.4.1 – Estudio de evolución de boscalid en suelo real de Aldeanueva de Ebro

Como se observa en la tabla V.4.1 los valores obtenidos para boscalid oscilan entre

1,03 y 6,68 µg/g de suelo, la cifra mayor data del día de la aplicación, pero a partir de ahí se

mantiene prácticamente constante.

Figura V.3.3 – µg retenidos de boscalid en suelo de

Aldeanueva de Ebro a diferentes concentraciones y tiempos Figura V.3.4 - Retención en % de boscalid en suelo de Aldeanueva

de Ebro a distintas concentraciones y diferentes tiempos


69

Los datos obtenidos del comportamiento de boscalid en suelo real de cultivo de vid a

lo largo del tiempo es irregular y no se ajusta a una tendencia lineal, esto se debe a que los

fitosanitarios se encuentran en un ciclo continuo entre suelo-planta-atmósfera.

Normalmente los fungicidas realizan este ciclo varias veces hasta que son eliminados

totalmente.

Todos los datos obtenidos en el análisis de piraclostrobín corresponden a

concentraciones inferiores al límite de detección, desde el primer momento de su aplicación.

Este hecho puede indicar que la molécula no ha llegado al suelo o si ha llegado, ha

permanecido en la superficie del mismo y por ello, ha estado expuesto a las condiciones

medioambientales.

Tabla V.4.1 – Resultados del estudio de comportamiento en campo de piraclostrobín y boscalid

Tiempo

(Días)

Boscalid

Conc. (µg/g)

Piraclostrobín

Conc. (µg/g)

0 6,68 n.d.

5 1,03 n.d.

7 1,70 n.d.

10 2,25 n.d.

25 1,78 n.d.

45 1,60 n.d.

n.d. ˂ Limite de Detección

Las muestras se analizaron utilizando la metodología de extracción indicada en el

apartado 3.2 del cuarto capítulo de esta memoria.

Las extracciones se hacen por duplicado en cada tiempo de recogida de muestras.


70

CAPITULO VI Conclusiones

73

1.- Conclusiones

Tras el análisis de los resultados obtenidos del suelo de Aldeanueva de Ebro, respecto

a los fungicidas piraclostrobín y boscalid, se llega a las siguientes conclusiones:

Se observa una dependencia lineal entre la concentración retenida por el suelo y la

concentración inicial en disolución para las materias activas de los fungicidas

estudiados.

En el estudio de retención ambos fungicidas presentan retención, siendo superior en

piraclostrobín para todo el rango de concentraciones. La concentración que presenta

el suelo oscila entre 9,28 y 25,9 µg/g para piraclostrobín y entre 4,33 y 11,0 µg/g para

boscalid.

Los valores obtenidos en el estudio de retención de piraclostrobín y boscalid se ajustan

a los modelos de isoterma Lineal y de Freundlich.

En el estudio de desorción boscalid mostró desorción a las 24, 48, y 72 horas;

piraclostrobín solo mostró desorción a las 24 horas. El valor porcentual de desorción

total para boscalid oscila entre un 26,59 y un 34,86%, mientras que para piraclostrobín

el porcentaje de desorción total varía entre 4,48 y 10,48%.

Los datos obtenidos en el estudio de desorción a las 24 horas se ajustan a los modelos

de isoterma Lineal y de Freundlich para ambos fungicidas. En el caso de la desorción a

las 48 horas de boscalid, los valores no se ajustan al modelo de isoterma Lineal pero sí

al de la isoterma de Freundlich. En la desorción de boscalid a las 72 horas los

resultados no se ajustan a ninguno de los modelos de isotermas estudiados.

Se puede ver que tanto en valores absolutos como en porcentuales, la cantidad de

fungicida que permanece en el suelo tras el estudio de retención-desorción, es más

elevada para piraclostrobín que para boscalid.

En el estudio del comportamiento en campo del fungicida se obtuvieron valores de

concentración de residuos para boscalid independientemente al día de aplicación del

tratamiento.

Piraclostrobín es el compuesto que en laboratorio sufre más retención por parte del

suelo; sin embargo, en campo no se observa su presencia al analizar las muestras.

Boscalid, que en el laboratorio es retenido en menor medida por el suelo sí que

aparece en las muestras de suelo real. ¿Qué sucede? Se puede suponer que al ser

tomadas las muestras a 10 cm de profundidad y la molécula de piraclostrobín no

penetra quedándose en la superficie del suelo, una vez aquí puede que sea degradado

o eliminado por las condiciones del medio ambiente. Boscalid es una molécula más

estable a las condiciones medioambientales, penetra en el suelo de cultivo

permaneciendo en una concentración prácticamente constante en el tiempo de

estudio.

CAPITULO VI Conclusiones

74

CAPITULO VII Agradecimientos

77

1.- Agradecimientos

Hace más o menos un año que mi vida cambio por completo. Nunca había sentido la

curiosidad de saber como sería realizar un trabajo de investigación, hasta que un día me surgió

la posibilidad y me propuse hacerlo. Si hubiese sabido de antemano todos los problemas que

aparecerían a la hora de hacerlo, quizás no lo hubiera intentado. No obstante, con el paso del

tiempo se aprende, y cuando consigues dar solución estos imprevistos, la satisfacción por el

trabajo realizado es aún mayor.

Quiero agradecer profundamente a Mayte por confiar en mí para realizar un trabajo

de investigación sin apenas conocer las técnicas de laboratorio utilizadas y por sus ganas a la

hora de crear este proyecto relacionado con las características de los suelos.

Sin Mayte, directora del trabajo, me hubiera resultado imposible finalizar con éxito mi

proyecto; ella ha guiado mi formación en la realización del trabajo y gracias a él he aprendido

muchas más cosas de las que en un principio podía imaginar.

Quiero enfatizar mi agradecimiento hacia mis compañeros de laboratorio, mis

directores, mis padres y mi pareja, es difícil imaginar cómo hubiese sido hacer este trabajo.

Es difícil olvidar los buenos momentos pasados con mis compañeros, los cuales han

visto todos mis estados de ánimo y hemos compartido juntos un largo tiempo. Gracias a Idoya,

José Miguel, Pilar, Cristina, Laura, Maribel, a las dos Anas, Franz, Fernando y Luis, si me dejo a

alguien por favor perdonarme.

Por último quiero dar las gracias a quienes han estado a mi lado, me han devuelto una

sonrisa incluso cuando las cosas no salían bien y, a todos aquellos que han puesto de su parte

para que, el día a día fuese más llevadero.

CAPITULO VII Agradecimientos

78

CAPITULO VIII Bibliografía

81

Bibliografía

1) “Multiresidue Analysis of Pesticides in soil by Gas Chromatography with Nitrogen –

Phosphorus Detection and Gas Chromatography Mass Spectrometry”. (José Fenoll,

Pilar Hellin, Cristóbal Marín, Carmen M. Martínez y Pilar Flores)

2) Pérez Marín “Los parásitos de la vid. Estrategias de protección razonada”. 5º Edición

(2004) Ed. Mundi-Prensa 187-207

3) García I. Universidad de Granada “Contaminación por fitosanitarios” (2000)

4) García I, Dorronso, C. Universidad de Granada “Contaminación de suelos”.

(edafología.urg.es/conta/tema13/imágenes/evd.gif)

5) Agroindustria

(www.cresnet.com/ceresnet/esp/servicios/teleinformación/ambiente/plaguicidas.pdf)

6) Morell Evangelista, I. Lucila, C. “Plaguicidas: Aspectos ambientales, analíticos y

toxicológicos”. Ed III Universidad Jaume I (Castellón). (1998).

7) Grupo de gestión de Recursos Hídricos. Universidad Jaume I de Castellón

“Comportamiento de plaguicidas en el suelo”

8) Porta, J. y López Acebedo, M., S.A. Mundi-Prensa Libros “Introducción a la edafología:

uso y protección del suelo”.

9) “A review of model applications for structured soils: a) Water flow and tracer

transport”. (John Maximilian Köhne, Sigrid Köhne y Jirka Simunek)

10) “A review of model applications for structured soils: b) Pesticide transport”. (John

Maximilian Köhne, Sigrid Köhne y Jirka Simunek)

11) www.monografias.com

12) www.madrimasd.org

13) es.wikipedia.org/wiki/densidad

14) www.edafologia.urg.es

15) Dierksmeier, G. “Plaguicidas: residuos, efectos y presencia en el medio” Ed. Científico-

Técnica. (2001).

Actuación de los fungicidas Piraclostrobín y Boscalid en procesos ...

Documents

Transcript of Actuación de los fungicidas Piraclostrobín y Boscalid en procesos ...