TEMA 13. Contaminación por fitosanitarios. Plaguicidas

1.4 Factores que regulan la evolución de plaguicidas en el suelo

Se han de considerar tanto a las características del plaguicida como las propiedades del medio en que se encuentra.

Propiedades del plaguicida

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.

Volatilidad

La volatilidad representa la tendencia del plaguicida a pasar a la 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.

Así por ejemplo, un compuesto con presión de vapor alta pero muy soluble en agua, tiene una volatilidad pequeña, ya que una solubilidad en agua elevada puede hacer que compuestos con presiones de vapor altas permanezcan en el suelo cuando hay en este agua suficiente para que se mantenga en disolución.

Coeficiente de reparto

Se define como la relación de concentraciones de cualquier especie molecular entre dos fases (por ejemplo, en dos líquidos inmiscibles, o un líquido y un gas) 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 (Koa), que mide la hidrofobicidad (o la lipoafinidad) de un compuesto (figura).

Koa, proporciona una estimación de la posible distribución del contaminante entre el suelo (materia orgánica) y el agua.

Solubilidad. Factor transcendente 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 persistencia.

Si el coeficiente de adsorción del plaguicida es pequeño, indica una alta movilidad de un plaguicida soluble.

Adsorción. Regula la tendencia del plaguicida a quedar retenido en el suelo. Si el coeficiente de adsorción del plaguicida es pequeño, indica una alta movilidad.

Dosis. Las dosis bajas desaparecen pronto.

Presentación. La penetrabilidad y persistencia pueden verse influidas según sea la presentación del producto en emulsión, polvo, granulada, etc.

pKa, pKb. Parámetros significativos para los plaguicidas que se comportan como ácidos y como bases débiles, ya que determinan el rango de pH en que se comportan como especies neutras o ionizadas.

Características del suelo

Coloides del suelo.- Los suelos ricos en coloides adsorben más fuertemente a los plaguicidas y dentro de estos a los orgánicos con más intensidad que a los minerales.

Arcillas

Los factores que influyen en la adsorción de los plaguicidas por los minerales de la arcilla son los siguientes:

1) Naturaleza del silicato. Fundamentalmente la fuerza del enlace interlaminar. Así en la montmorillonita esta fuerza es débil, las láminas permanecen debilmente retenidas, lo que permite la entrada de moléculas orgánicas en el espacio interlaminar.

Sin embargo, en la caolinita es fuerte, debido a los puentes de hidrógeno, entre oxígenos de superficie y grupos OH, la expansión se encuentra impedida, por lo que la adsorción es prácticamente imposible.

2) Densidad de carga laminar. Esta propiedad depende del grado de sustituciones isomórficas en las capas octaédricas y tetraédricas, siendo la adsorción directamente proporcional a la densidad de carga.

Montmorillonita > Ilita > Caolinita.

3) Naturaleza de los cationes de cambio. Especialmente su poder polarizante, ya que las moléculas orgánicas polares pueden coordinarse a los cationes de cambio en el espacio interlaminar del silicato.

Materia orgánica

Materia orgánica es otro componente que actúa decisivamente en los fenómenos de adsorción de plaguicidas.

La capacidad de cambio de las sustancia húmicas es más elevada que la de los minerales de la arcilla y tienen además una superficie específica mayor, por tanto son más activas. A mayor contenido en materia orgánica más capacidad tendrá el suelo de fijar plaguicidas.

pH

La adsorción de ciertos herbicidas aumenta al bajar el pH. Los productos organofosforados son más persistentes en medios ácidos. Su efecto está directamente asociado al pKa del plaguicida y a las propiedades de carga variable del suelo y el potencial redox del mismo, que es la causa de ciertos procesos degradativos de plaguicidas

Estructura y textura

Las estructuras granulares presentan una elevada porosidad y favorecen la volatilización, oxidación y transporte del plaguicida; similares resultados dan los suelos de textura gruesa.

Microorganismos

Los microorganismos ejercen un papel fundamental en la degradación de los plaguicidas en el suelo, pero de manera más importante en los organofosforados.

Influencia del medio

Temperatura. La volatilización de los plaguicidas se incrementa con la temperatura, así como la metabolización de plaguicidas

Pluviometría. La humedad favorece la degradación de los plaguicidas.

En general la humedad del suelo produce los siguientes efectos:

- Menor adsorción inicial del plaguicida

- Aumenta la difusión del producto

- Aumenta la asimilidad

Cubierta vegetal. La presencia de vegetales, sobre todo tubérculos, provoca una disminución del contenido en plaguicidas de un suelo, al asimilar estos parte de éstos productos.

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