Aplicación de solarización y ozonización para la eliminación de residuos de plaguicidas en suelos agrícolas

Resumen

El suelo es un medio dinámico en el que se desarrolla la vida de los animales y las plantas, y que actúa como regulador del flujo hídrico. Además, es uno de los medios más vulnerables y sensibles a la contaminación. De entre todas las causas de origen antropogénico responsables de la aparición de contaminantes en el suelo, la agricultura es la fuente más importante, pues se trata el suelo directamente con sustancias químicas. El uso de plaguicidas ha permitido aumentar la producción agrícola a nivel mundial, pues hacen que disminuyan las pérdidas que se producen en las cosechas debido a diferentes plagas y enfermedades. Sin embargo, su uso continuo e incontrolado puede provocar la contaminación de distintas partes del medio ambiente (suelo, agua, y aire) y afectar a la salud humana debido a su alta toxicidad y persistencia. El manejo sostenible del suelo para la actividad agrícola requiere evitar la contaminación derivada del uso de plaguicidas, y recuperar los suelos que ya se encuentran contaminados. Para ello, actualmente se están desarrollando nuevos métodos de remediación de suelos. La eficacia de estos procesos de descontaminación depende de la selección de la técnica adecuada, y es necesario evaluar las implicaciones agrícolas, ambientales, sociales y económicas. Entre estas técnicas de remediación, la solarización y la ozonización han despertado un gran interés entre la comunidad científica. La solarización es una técnica hidrotermal en la que se cubre el suelo previamente humedecido, con un plástico impermeable y transparente a la radiación solar. Se lleva a cabo principalmente durante los meses de verano, cuando la temperatura y la radiación solar son más intensas. Mediante la ozonización se consigue degradar a cualquier tipo de molécula orgánica hasta CO2, agua y sales minerales, bien de forma directa (debido al alto poder oxidante del ozono) o de forma indirecta (debido a la formación de radicales OH●, que son mucho menos selectivos). El objetivo de este trabajo de Tesis es evaluar la eficacia de la combinación de la solarización y ozonización, para eliminar o disminuir la concentración de residuos de plaguicidas en suelos. En este trabajo se estudió la degradación de quince materias activas pertenecientes a cuatro familias de plaguicidas (neonicotinoides, triazoles, estrobilurinas y anilinopirimidinas), ampliamente utilizadas para el cultivo de especies hortícolas en la Región de Murcia. Se realizaron ensayos a distintas escalas (laboratorio, invernadero experimental e invernadero comercial) con suelos con distintas propiedades físico-químicas. Para realizar los ensayos de ozonización se utilizaron generadores de ozono con distinta capacidad y, en todos los casos, un detector y un destructor del ozono residual para evitar posibles fugas. Los residuos de plaguicidas en suelo se determinaron mediante cromatografía líquida acoplada a detector espectrómetro de masas triple cuadrupolo (HPLC/MS/MS). Se optimizaron las variables experimentales en condiciones controladas para, posteriormente, realizar el tratamiento en un invernadero comercial. Así, se realizaron distintos tratamientos de remediación en los que se combinaron la solarización y la aplicación de ozono gas de distintas formas para conseguir un aumento en la velocidad de degradación de los plaguicidas estudiados en el suelo. Los resultados obtenidos en los diferentes ensayos mostraron que la dosis y el modo de aplicación del ozono (superficial o subterráneo), junto con el incremento de la temperatura y el mayor número de horas acumuladas a altas temperaturas, fueron los principales factores que influyen en la eficacia de la degradación de los plaguicidas. Además, el aumento del tiempo de residencia de los plaguicidas en el suelo provocó una mayor adsorción de los mismos, disminuyendo su disponibilidad para la degradación. Los resultados obtenidos en el ensayo realizado en un invernadero comercial mostraron una degradación media de los plaguicidas del 53% tras cuarenta días de tratamiento. Finalmente, se identificaron y monitorizaron los principales productos de transformación (PTs) generados durante el proceso de degradación, así como los costes asociados a los tratamientos realizados a distintas escalas de trabajo. En conclusión, la combinación de las técnicas de solarización y ozonización consiguió degradar los residuos de plaguicidas presentes en suelos agrícolas, en un porcentaje variable dependiendo de la materia activa estudiada, afectando sólo ligeramente a la calidad del suelo, y pudiendo aplicarse en invernaderos comerciales con un coste económico no muy elevado y que depende de la superficie o masa tratada.