Retención y transporte vertical de glifosato, AMPA y metsulfurón-metil en el perfil del suelo

Abstract

El creciente uso de agroquímicos en Argentina y en el mundo ha despertado el interés de la comunidad científica por conocer su comportamiento en el ambiente. Glifosato es el herbicida más utilizado a nivel mundial; su principal metabolito de degradación es el AMPA. Ambos se adsorben fuertemente al suelo y presentan baja probabilidad de lixiviación. No obstante, han sido detectados en aguas subterráneas. Por el contrario, metsulfurón-metil es un herbicida que se adsorbe débilmente al suelo y presenta una elevada capacidad de lixiviación. La mayoría de los estudios sobre estas moléculas han sido desarrollados en los primeros centímetros del suelo, por lo que se desconoce su comportamiento a mayor profundidad, donde las características difieren de las del horizonte superficial, y es de esperar que el comportamiento de las moléculas sea diferente. El objetivo de esta tesis fue estudiar los procesos de retención y transporte vertical de glifosato, AMPA y metsulfurón-metil en los principales horizontes de un Argiudol típico. Para ello se realizó una caracterización de cada horizonte, y seguidamente, se estudió el transporte vertical en columnas de suelo sin disturbar. Se aplicaron dosis equivalentes a 5 kg ha-1 de ingrediente activo (i.a.) y 10 g ha-1 i.a. de glifosato y metsulfurón-metil, respectivamente. Se recogió el lixiviado por unidad de tiempo y se determinó la concentración de cada compuesto en el mismo. Se graficaron curvas de paso y se utilizó la ecuación de convección-dispersión, empleando los modelos de equilibrio, no equilibrio físico y no equilibrio químico para caracterizar la lixivación de cada compuesto. El proceso de retención se estudió a través de isotermas de adsorción y desorción. Las concentraciones iniciales evaluadas fueron de 2 a 50 mg L-1 para glifosato, de 2 a 100 mg L-1 para AMPA y de 0.2 a 5 mg L-1 para metsulfurón-metil. La desorción se estudió en las muestras correspondientes a 50 mg L-1 de glifosato y AMPA y de 0.5 y de 5 mg L-1 de metsulfurón-metil. Los datos obtenidos se analizaron mediante los modelos de Freundlich y de Langmuir. Los resultados obtenidos indicaron que tanto glifosato como AMPA se adsorbieron fuertemente al suelo en los tres horizontes, siendo esta sorción mayor en el horizonte B; mientras que la desorción fue débil para ambas moléculas, siendo levemente mayor en el horizonte C. El transporte vertical fue escaso, no detectándose el herbicida en el lixiviado del horizonte C. Por el contrario, metsulfurón-metil tuvo una débil sorción, siendo mayor su sorción al horizonte A; mientras que la desorción fue relevante, siendo mayor en el horizonte C. La lixiviación de este herbicida fue elevada, siendo mayor en el horizonte C. Estos resultados permiten concluir que metsulfurón-metil es el compuesto que mayor movilidad presenta en el suelo debido a su capacidad para lixiviar y baja sorción, mientras glifosato y AMPA son menos móviles, dado su mayor sorción, débil desorción y escasa lixiviación. No obstante, no debería subestimarse la capacidad de ninguna de estas moléculas para transportarse por el perfil del suelo.

The growing use of agrochemicals in Argentina and the world has awakened the interest of the scientific community in understanding their behaviour in the environment. Glyphosate is the most commonly used herbicide worldwide; its main degradation metabolite is AMPA. Both are strongly adsorbed to soil and have a low potential for leaching. However, they have been detected in groundwater. In contrast, metsulfuron-methyl is a herbicide that is weakly adsorbed to soil and has a high leaching capacity. Most of the studies on these molecules have been carried out in the first centimetres of the soil, so their behaviour at greater depths is unknown, where the characteristics differ from those of the surface horizon, and it is to be expected that the behaviour of the molecules will be different. The aim of this thesis was to study the retention and vertical transport processes of glyphosate, AMPA and metsulfuron-methyl in the main horizons of a typical Argiudol. For this purpose, a characterisation of each horizon was carried out, followed by a study of the vertical transport in undisturbed soil columns. Doses equivalent to 5 kg ha-1 of active ingredient (a.i.) and 10 g ha-1 a.i. of glyphosate and metsulfuron-methyl, respectively, were applied. The leachate was collected per time unit and the concentration of each compound in the leachate was determined. Step curves were plotted and the convection-dispersion equation was used, employing the equilibrium, physical non-equilibrium and chemical non-equilibrium models to characterise the leaching of each compound. The retention process was studied through adsorption and desorption isotherms. The initial concentrations evaluated were from 2 to 50 mg L-1 for glyphosate, from 2 to 100 mg L-1 for AMPA and from 0.2 to 5 mg L-1 for metsulfuron-methyl. Desorption was studied in the samples corresponding to 50 mg L-1 for glyphosate and AMPA and 0.5 and 5 mg L-1 for metsulfuron-methyl. The data obtained were analysed using the Freundlich and Langmuir models. The results obtained indicated that both glyphosate and AMPA were strongly adsorbed to the soil in all three horizons, being this adsorption higher in the B horizon; while desorption was weak for both molecules, being slightly higher in the C horizon. Vertical transport was scarce, and the herbicide was not detected in the leachate of the C horizon. On the contrary, metsulfuron-methyl had a weak adsorption, being its adsorption higher in the A horizon; while desorption was relevant, being higher in the C horizon. Leaching of this herbicide was high, being higher in the C horizon. These results lead to the conclusion that metsulfuron-methyl is the most mobile compound in the soil due to its ability to leach and low adsorption, while glyphosate and AMPA are less mobile, given their higher adsorption, weak desorption and low leaching. However, the ability of either molecule to be transported through the soil profile should not be underestimated.