Por escorrentía se entiende al conjunto de aguas que discurre por la superficie terrestre producida cuando la precipitación o el riego supera la tasa de infiltración de agua del suelo.
En numerosas publicaciones se ha demostrado que la escorrentía supone una de las mayores fuentes no localizadas de contaminación de aguas superficiales por la agricultura (Kuivila y Foe, 1995; Schulz, 2001; Schulz y Dabrowski, 2001; Dabrowski et al., 2002). Ésta depende del modo de aplicación del plaguicida, de sus propiedades físico-químicas (como solubilidad en agua, vida media y Koc) y de las
variables que afectan a su captación por los suelos (Merkle y Bovey, 1974; Capel y Larson, 2001). Entre dichas variables se encuentran la pendiente de los suelos donde los plaguicidas son aplicados, el tipo de cultivo, el contenido de carbono orgánico del suelo, el tamaño del área del cultivo y el tipo de vegetación y densidad que ocupa la franja de protección entre la zona agrícola y el cuerpo de agua (Cole et al., 1997).
Según Wauchope, (1978), las pérdidas de compuesto en aguas de escorrentía tienen lugar en disolución para compuestos con solubilidad en agua superior a 2 mg/l, y adsorbido en el coloide móvil del suelo para compuestos con solubilidades en agua inferior a dicho valor. Los suelos de la región mediterránea son proclives a sufrir este tipo de proceso, dado que son habituales las precipitaciones abundantes en un corto periodo de tiempo. De hecho, la aplicación de plaguicidas antes de las precipitaciones conducen a altas pérdidas por escorrentía debido al elevado flujo de agua superficial y a la pérdida de sedimento (Wauchope, 1978; Ahuja, 1986; Roth y Helming, 1992; Kloppel et al., 1997) El problema es más grave en cultivos de tipo arbóreo, como el olivar, con una gran extensión de suelo desprotegido de vegetación, y habitualmente aprovechando suelos con una pendiente importante que incrementa la erosión y el transvase de partículas desde las zonas elevadas hacia las zonas más
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bajas. Esto conduce al arrastre del plaguicida disuelto o adsorbido en los coloides móviles, facilitando su transporte hacia puntos alejados del lugar de aplicación (Dabrowski et al., 2002).
B) Volatilización
La volatilización se define como el proceso por el cual un compuesto se evapora hacia la atmósfera desde otro compartimento ambiental. En el caso del suelo, la volatilización puede ser el mecanismo más importante para la pérdida de compuestos químicos y su traslado a la atmósfera, produciéndose fundamentalmente durante la aplicación y, posteriormente, sobre el plaguicida que permanece en la superficie del suelo o de la vegetación (Thomas, 1982). Para algunos compuestos altamente volátiles, las pérdidas por volatilización pueden llegar hasta el 90% del compuesto inicialmente aplicado (Taylor y Spencer, 1990).
La mayoría de los estudios realizados sobre la volatilización de compuestos a partir de los suelos se han realizado para los plaguicidas. Sin embargo, como apuntó Lyman et al., 1990), aparte del uso que tienen los plaguicidas, existe pocas diferencias aparentes que distingan a los plaguicidas de otros compuestos orgánicos, y por lo tanto, se puede asumir que el comportamiento observado para los plaguicidas es también aplicable para compuestos orgánicos en general.
Desde principios de los sesenta las pérdidas post-aplicación de plaguicidas por volatilización han sido consideradas cada vez más como una vía de contaminación ambiental importante y también como un proceso que limita su efectividad (Willis et al., 1983).
La volatilización de un plaguicida del suelo es un proceso altamente dependiente de las interacciones que tienen lugar de manera simultánea entre las propiedades del suelo, las características físico-químicas del plaguicida, las condiciones ambientales y otros factores (Lyman et al., 1990; Voutsas et al., 2001). Por lo tanto, de estos aspectos se desprenden los factores más importantes que influyen en la volatilización de un plaguicida:
i) Dentro de las propiedades del suelo que más afectan al proceso de volatilización se pueden incluir el contenido de agua del suelo, de materia orgánica, la estructura y porosidad del mismo, procesos de adsorción/difusión de las características del suelo, etc. (Lee et al., 2004b). En los experimentos de laboratorio
llevados a cabo por Gerritse et al., (1991) se encontró que la volatilización de plaguicidas organoclorados a partir de un suelo arenoso fueron del 90-98% en una semana, mientras que en otro suelo franco limoso, el rango de pérdidas fue de 9- 63%. Los procesos que reducen la difusión de vapor, como por ejemplo los procesos de adsorción sobre los coloides del suelo, disminuyen la volatilización (Chesters et al., 1989; Taylor y Spencer, 1990). Por lo tanto, la composición coloidal del suelo es de gran importancia en lo que respecta a la volatilización de plaguicidas en la superficie del suelo.
ii) Por otro lado, las propiedades físico-químicas de la molécula de plaguicida que afectan en mayor medida a su volatilización incluyen la presión de vapor, la solubilidad en agua, el coeficiente Koc, etc, (Voutsas et al., 2001; Gamon et
al., 2003).
iii) También se deben de considerar las condiciones ambientales de la zona donde el plaguicida es aplicado. Aquellas que más afectan a la volatilización incluyen el flujo de aire sobre la superficie, la humedad, la temperatura, etc (Spencer et al., 1982; Lyman et al., 1990). Taylor, (1978) encontró que las tasas de volatilización de la superficie del suelo húmedo pueden ser muy elevadas, con pérdidas cercanas al 90% dentro de 3 días para los compuestos más volátiles. Por otro lado, Finlayson y Silburn, (1996) demostraron que en un clima con temperaturas elevadas y ambiente seco, la mitad del endosulfán aplicado al suelo seco se perdió por volatilización. Esto no ocurrió cuando el plaguicida fue aplicado bajo condiciones de menor temperatura.iv) Aparte, existen otros factores de origen antropológico que también influyen en que una molécula de plaguicida se volatilice. Entre ellos cabe destacar el modo de aplicación, ya que plaguicidas aplicados mediante dispersión aérea tendrán mayor capacidad para ser volatilizados que aquellos aplicados en el suelo mediante formulaciones granuladas. Por otro lado, el método de riego, así como las prácticas culturales, son también aspectos a tener en cuenta en la volatilización del plaguicida (Spencer et al., 1982; Gamon et al., 2003).
C) Difusión
La difusión se define como el fenómeno mediante el cual un compuesto se translada de un puto a otro dentro de una misma fase (suelo o agua).
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Los factores más importantes que condicionan en mayor medida a la difusión de un plaguicida son las características intrínsecas del plaguicida como son su solubilidad en agua, la presión de vapor y su peso molecular. Por otro lado, la difusión también depende de las propiedades de la fase en la cual se desplaza como la temperatura, la fuerza iónica y, en el caso del suelo, el contenido de humedad y la porosidad.
C) Absorción
La absorción por plantas y organismos es otro de los procesos de transporte que se dan en el suelo, supeditada en gran medida a la fijación del plaguicida por los coloides del suelo, y constituye la finalidad de la aplicación de los productos fitosanitarios a los suelos.
Muchas sustancias son absorbidas por plantas, insectos, nematodos, etc., pudiendo degradarse o quedarse asociados a residuos de plantas y organismos. Ésta puede ser una vía natural de detoxificación.
I.2.5.2. Procesos de transformación
Tras ser dispersados en el medio, los plaguicidas sufren alteraciones en su estructura debido a procesos tanto abióticos como bióticos. Los procesos de transformación dependen, entre otros factores, del “compartimento” ambiental en el cual los compuestos han sido dispersados y transportados. Los plaguicidas pueden permanecer en cualquiera de los tres “compartimentos”: aire, tierra y agua, y su distribución depende de sus propiedades físico-químicas. Conociendo la presión de vapor, solubilidad en agua, adsorción y desorción, se puede predecir donde se encontrarán con mayor probabilidad.
Los procesos de transformación están influidos por distintos factores como la temperatura, la intensidad y duración de la luz solar, el pH o la composición del suelo. En principio, y bajo condiciones favorables, la degradación tiene lugar hasta la mineralización completa del plaguicida, dando como productos finales CO2, H2O,
NH4+, NO3-, SO42-; etc., dependiendo de cada plaguicida en particular. Generalmente
este proceso conlleva a la formación de compuestos de menor toxicidad, disminuyendo así la contaminación, lo que se denomina como inactivación o
destoxificación del contaminante (Cheng y Lehmann, 1985). Sin embargo, no
siempre el producto de degradación es menos tóxico. En determinados casos el producto de degradación puede ser igual o incluso de mayor toxicidad que el plaguicida original, produciéndose la activación del contaminante
Se pueden distinguir tres tipos de procesos de degradación o transformación, atendiendo a su origen: degradación química, biodegradación y fotodegradación.