Adsorción y degradación de Metolachlor y Chlorpyrifos en suelos carbonatados y no carbonatado Puerto Rico.

Abstract

Sorption and degradation are major processes that influence the fate of pesticides in the environment. Both processes affect the persistence and impact that these compounds may have on the environment. Leaching and runoff of pesticides into ground or surface waters increases with their persistence. The persistence of pesticides depends on chemical, physical and biological processes, occurring in the soil, and organic matter (OM) plays a major role. Our main objectives in this study were 1) to characterize the adsorption and degradation of the pesticides chlorpyrifos and metolachlor, in carbonate and non-carbonate soils, 2) to quantify and characterize organic matter in carbonate and non-carbonated soils, and 3) to characterize the processes of chemical degradation of chlorpyrifos and metolachlor in carbonate and noncarbonated soils in Puerto Rico. The carbonate soil series used in this study were: Aguilita, Colinas and Yauco, and the non-carbonated soils were, Bayamón, San Antón, and Tiburones. The results showed that both, chlorpyrifos and metolachlor, are less adsorbed in carbonate soils. The partition coefficient values (Kd) for chlorpyrifos were higher (132.58 to 406.11 L kg -1 ) than those obtained for metolachlor (4.36 to 11.63 L kg -1 ). The chlorpyrifos adsorption coefficient of organic carbon (Koc) for both, carbonate and non-carbonate soils is: San Antón ≥ Bayamón > Colinas ≥ Yauco > Aguilita ≥ Tiburones, and for metolachlor is: San Antón > Bayamón > Colinas > Tiburones ≥ Yauco > Aguilita. The values of the apparent degradation rate constant (K, d-1 ) for chlorpyrifos were -0.0397, -0.0359, -0.0250, -0.0224, -0.220 and -0.0155 d-1 for the series Yauco, San Antón, Colinas, Aguilita, Tiburones and Bayamón, with a t ½ of 18, 19, 28, 31, 32 and 45 days, respectively. Metolachlor obtained a K of -0.0203, -0.0182, -0.0179, -0.0175, -0.0136 and -0.0131 d-1 for the series Yauco, Aguilita, Colinas, San Antón, Tiburones, and Bayamón with a t ½ 34, 38, 39, 40 and 51 days, respectively. The results show that carbonate soils adsorbed fewer amounts of both pesticides than non-carbonated soils. There were differences in chemical and physical properties of OM between types soil. These results indicate that differences in adsorption and persistence of pesticides are related to the type of OM. The OM is the soil component that best correlated with the adsorption parameters in this study and the adsorption of pesticides in both soil types was less effective in carbonate soils. The retention and persistence of pesticides in carbonate soils is lower than in non-carbonated soils. This study represents a significant contribution in understanding the chemistry of pesticides in the environment bringing a special attention for pesticides best management application practices.

La adsorción y degradación de los plaguicidas son los procesos principales que afectan su destino en el medio . La lixiviación y escurrimiento de los plaguicidas hacia aguas subterráneas o superficiales aumenta con su persistencia. La persistencia de los plaguicidas depende de factores químicos, físicos y biológicos, jugando un rol principal las características de la materia orgánica (MO). La hipótesis de este estudio fue que la retención y persistencia de los plaguicidas en suelos carbonatados es menor que en suelos no-carbonatados. Con la intención de probar esta hipótesis se establecieron los siguientes objetivos: 1) caracterizar la adsorción y degradación de los plaguicidas chlorpyrifos y metolachlor en suelos carbonatados y no-carbonatados, 2) cuantificar y caracterizar la materia orgánica de los suelos carbonatados y no-carbonatados, 3) caracterizar los procesos de degradación química de chlorpyrifos y metolachlor en varios suelos carbonatados y no-carbonatados de Puerto Rico. Las series de suelos carbonatados utilizadas en este estudio fueron: Aguilita, Colinas, y Yauco. Las series de suelo no-carbonatados fueron: Bayamón, San Antón y Tiburones. Se realizaron análisis químicos y físicos para la caracterización de los suelos. Los resultados mostraron que tanto chlorpyrifos como metolachlor se adsorben menos en suelos carbonatados. Los valores del coeficiente de adsorción (Kd) para chlorpyrifos fueron mayores (132.580 a 406.11 L kg -1) que los obtenidos para metolachlor (4.36 a 11.63 L kg -1 ). Los valores obtenidos para el coeficiente de adsorción de carbono orgánico (Koc) muestran el siguiente orden de adsorción de chlorpyrifos en los suelos: San Antón ≥ Bayamón > Colinas ≥ Yauco > Aguilita ≥ Tiburones. Metolachlor presentó el siguiente orden de Koc para ambos tipos de suelos: San Antón > Bayamón > Colinas > Tiburones ≥ Yauco > Aguilita. Los valores de la constante de velocidad de degradación aparente (K, d-1 ) para chlorpyrifos fueron: -0.0397, -0.0359, -0.0250, -0.0224, -0.220 y -0.0155 d -1 . Estos valores de K corresponden a los siguientes valores de t ½: 18, 19, 28, 31, 32, y 45 (días), para las serie de suelo Yauco, San Antón, Colinas, Aguilita, Tiburones y Bayamón, respectivamente. Sin embargo los valores de K mostrados por metolachlor fueron: -0.0203, -0.0182, -0.0179, - 0.0175, -0.0136 y -0.0131 d -1 . Estos valores corresponden a los siguientes valores de t ½: 34, 38, 39, 40, 51 y 53 (días), para las series: Yauco, Aguilita, Colinas, San Antón, Tiburones y Bayamón, respectivamente. Los resultados muestran que los suelos carbonatados adsorben menor cantidad de ambos plaguicidas en comparación con los suelos no-carbonatados. Se encontraron diferencias en las propiedades químicas, físicas y en el tipo de MO entre ambos tipos de suelos. Estos resultados indican que las diferencias en adsorción y persistencia de los plaguicidas están relacionadas al tipo de MO. La MO es el componente del suelo que mejor correlacionó con los parámetros de adsorción en este estudio; y la adsorción de los plaguicidas fue menos efectiva en los suelos carbonatados que en los no carbonatados. En conclusión, los resultados de este estudio permiten aceptar la hipótesis establecida. Este hallazgo representa una contribución significativa en el entendimiento de la química de los plaguicidas en el medio.