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Residuos de plaguicidas organoclorados y su relacion con parametros fisico-quimicos en suelos del municipio Pueblo Llano, Estado Merida.

Organochlorine pesticides residues and their relation to soil parameters in Pueblo Llano, Merida State, Venezuela

INTRODUCCION

Los compuestos organoclorados representan un importante grupo de contaminantes organicos persistentes, los cuales han causado preocupacion en todo el mundo, por ser productos toxicos contaminantes del ambiente (Wurl y Obbard, 2005). Los plaguicidas clorados, como el DDT, han sido ampliamente usados en las ultimas decadas en el control de plagas en la agricultura, asi como en el area de la salud publica, y en la actualidad estos productos aun estan en uso en algunos paises en desarrollo (Rissato et al., 2006).

Los suelos agricolas del estado Merida, Venezuela, han recibido por mucho tiempo diversos insumos quimicos. En esta region, el municipio Pueblo Llano, de gran tradicion horticola en cultivos como papa y zanahoria, ha estado sometido a un uso no controlado de muchos tipos de plaguicidas y abonos organicos.

De acuerdo a Llambi y Arias (1997), la salud de los habitantes de Pueblo Llano se ha deteriorado debido a la contaminacion del agua, suelo y atmosfera, producto del uso no controlado de insumos altamente toxicos. Los problemas de baja productividad que se han presentado en la zona hace suponer que los suelos y aguas estan sometidos a una creciente contaminacion quimica, reduciendo de esta manera su calidad.

Siendo este uno de los principales productores horticolas del pais, es imprescindible evaluar los niveles residuales de plaguicidas. Por ello, el presente trabajo tuvo como objetivo principal, determinar el contenido de plaguicidas organoclorados (POCs) en los suelos de fincas del municipio Pueblo Llano del estado Merida.

MATERIALES Y METODOS

El estudio se realizo en el municipio Pueblo Llano, ubicado en un amplio valle de la cordillera del estado Merida, a 90 km al noreste de la capital. La altitud del municipio varia de 1500 a 3800 msnm, la temperatura de 3 a 18 [grados]Cy la precipitacion de 1100 a 1300 mm al ano.

Se tomaron muestras de suelo compuestas por 12 submuestras al azar, a una profundidad de 0-20 cm, en 20 fincas horticolas localizadas en sectores diferentes del municipio, con superficies de terreno de 0,25 a 3 ha. El numero de submuestras se obtuvo, realizando un calculo estadistico en un muestreo preliminar en una finca de 1 ha de extension y con ello, se obtuvo el intervalo de confianza de la representatividad de dichas muestras compuestas (Wang y Piao, 2006).

Se realizaron analisis de suelos con fines de fertilidad en el Laboratorio de Suelos del INIA-Merida, determinando la textura, pH (suspension suelo:agua 1:2,5) y contenido de materia organica. Para la extraccion de los POCs del suelo se utilizo el metodo EPA 3540C de extraccion Soxhlet. Se pesaron 10 g de suelo seco tamizado a 2 mm y 10 g de [Na.sub.2]S[O.sup.4] anhidro, y se mezclaron. Se coloco esta mezcla en un cartucho poroso de papel de filtro y luego se procedio al montaje del extractor Soxhlet. Para la eliminacion del azufre en el suelo, se utilizo el metodo EPA 3660B. La determinacion analitica de los POCs en el extracto final, se llevo a cabo por cromatografia de acuerdo al metodo EPA 8081A utilizando un cromatografo de gases Varian CP-3800 con detector de captura electronica equipado con una columna WCOT CP-SIL-8 CB (5 % fenil, 95 % metilpolisiloxano) de 30 m x 0,25 mm de diametro interno.

Se calcularon los porcentajes de fincas de acuerdo a las concentraciones de los POCs totales, DDT y sus metabolitos, endosulfan y sus metabolitos, asi como de la familia de los aldrin. Para comparar el contenido de POCs en los suelos entre las fincas evaluadas, se calculo el valor total de estas sustancias en cada finca y se determino el promedio de los POCs totales para el municipio.

Los datos de concentraciones totales de POCs y los parametros fisico-quimicos de suelos (pH y porcentaje de arcilla) fueron comparados estadisticamente utilizando la correlacion de Spearman. Para el analisis se empleo el programa InfoStat Profesional 2007.

Debido a que no existen valores de referencia establecidos en Venezuela para la evaluacion de la contaminacion de los suelos por plaguicidas organoclorados, asi como tampoco se encuentran senalados por la EPA, se utilizaron para este fin los niveles genericos de referencia espanoles (Real Decreto, 2005).

RESULTADOS Y DISCUSION

Parametros fisicoquimicos de los suelos

El pH de los suelos resulto moderadamente acido o neutro, y la textura vario entre media y gruesa (Cuadro 1). En algunos de ellos, con alto contenido de particulas gruesas, probablemente se presenta una alta lixiviacion de contaminantes (Adams, 1995), lo cual indicaria baja probabilidad de acumulacion de plaguicidas organoclorados.

No obstante, el contenido de materia organica es superior a 6 %, como posible efecto de la continua aplicacion de abono organico por los productores de la zona y a la lenta degradacion del mismo en esta zona de temperaturas moderadas a bajas. Este alto contenido de materia organica es una condicion determinante en la retencion de los plaguicidas en las capas superiores, lo cual impide su perdida por lixiviacion y facilita su degradacion, pues es alli donde la actividad microbiana es maxima (Lal y Saxena, 1982).

Concentraciones de los POCs

Los limites de deteccion (LD) y cuantificacion (LC) de los POCs estudiados fueron inferiores a los niveles genericos de referencia (NGR) ya mencionados para el estudio de contaminacion de suelos por POCs, lo cual representa una condicion necesaria para la adecuada comparacion con los resultados. El coeficiente de variacion de la concentracion de los POCs, estudiados por triplicado, estuvo en general, por debajo de 10 %, lo que indica una buena precision del metodo analitico. Los niveles de recuperacion aceptados para el caso especifico de plaguicidas en suelos y sedimentos se establecen en el intervalo entre 70 y 130 %, siendo los porcentajes de recuperacion encontrados en los POCs estudiados, superiores a 70 e inferiores a 99 %.

Se evaluo un total de 28 POCs, pero solo nueve de ellos pudieron ser cuantificados por el metodo aplicado, y los cuales se encontraron presentes en la mayoria de las muestras y en diferentes rangos de concentracion (Cuadro 2).

El 75 % de las fincas evaluadas presentaron una concentracion de POCs totales entre 0 y 1,5 mg x [kg.sup.-1], y solo el 15 % alcanzo el rango de 2,0 a 2,5 mg x [kg.sup.-1] (Figura 1). El promedio de los POCs totales para el municipio fue de 1,2 mg x [kg.sup.-1], donde el DDT, seguido del endosulfan sulfato, presentaron las mayores contribuciones a este promedio en la mayoria de las muestras. Los POCs totales encontrados en los suelos del 40 % de las fincas evaluadas (8 fincas) sobrepasaron el promedio senalado.

Concentraciones de DDT, DDE y DDD en los suelos

Con relacion a la concentracion del DDT y sus metabolitos DDE y DDD, los resultados indican que el 55 % de las fincas presentaron valores promedio de DDE de 0,1 mg x [kg.sup.-1], mientras el 90 % de ellas presentaron valores de DDD menores de 0,2 mg x [kg.sup.-1] (Figura 2), cifras que estan por debajo de los NGR, que son 0,6 y 0,7 mg x [kg.sup.-1], respectivamente. Por otra parte, los suelos del 60 % de las fincas estudiadas (12 fincas) presentaron concentraciones de DDT superiores al NGR, es decir, mayores a 0,2 mg x [kg.sup.-1].

[FIGURA 2 OMITIR]

El producto de degradacion mas abundante fue el DDE frente al DDD, lo cual esta en concordancia con el hecho que el DDE es el producto principal de transformacion del DDT por la accion microbiana, y esta es maxima en la capa superficial del suelo (Lal y Saxena, 1982), favorecida por las condiciones aerobicas (Manirakiza et al., 2001). Asimismo, se encontro que en el 40 % de las fincas el cociente entre la sumatoria del DDE + DDD y la concentracion del DDT fue mayor a 1, lo que podria indicar que en estos suelos la degradacion del DDT fue mas efectiva respecto a las restantes (Cuadro 3). El resto de las fincas (60 %) presentaron cocientes menores a 1, lo cual sugiere una degradacion

del DDT menos efectiva (ATSDR, 1994).

Concentraciones de endosulfan y endosulfan sulfato en los suelos

El 65 y 47 % de las fincas presentaron, respectivamente, concentraciones de endosulfan y endosulfan sulfato menores a 0,1 mg x [kg.sup.-1] (Figura 3). En general, la concentracion del endosulfan sulfato fue mayor a la concentracion del endosulfan (sumatoria de los isomeros [alfa]-endosulfan y [beta]-endosulfan), lo cual ocurre debido a que ambos isomeros son transformados al metabolito en comun endosulfan sulfato. El 35 % de las fincas presentaron una concentracion promedio de endosulfan sulfato de 0,48 mg x [kg.sup.-1]. El valor del NGR del endosulfan (0,6 mg x [kg.sup.-1]) solo fue excedido en el suelo de una finca (0,86 mg x [kg.sup.-1]).

Asimismo, el cociente entre el metabolito endosulfan sulfato y el endosulfan fue mayor a 1 en el 70 % de las fincas evaluadas, lo que podria indicar que la degradacion del endosulfan ha sido mas efectiva que en los demas casos.

Concentraciones de aldrin, dieldrin y endrin en los suelos

Ninguna finca alcanzo valores de aldrin superiores al NGR de estos POCs (0,01 mg x [kg.sup.-1]), y solo en el 30 % de ellas el dieldrin supero dicho limite (Figura 4). Sin embargo, la gran mayoria de las fincas (94 %) mostro concentraciones de endrin superiores a 0,01 mg x [kg.sup.-1], alcanzandose concentraciones de hasta 0,1 mg x [kg.sup.-1].

Concentracion de los POCs en relacion a los parametros fisicoquimicos de los suelos

Se detecto una correlacion inversa entre el pH y los POCs totales (P [mayor que o igual a] 0,05), con un coeficiente (r) de -0,59 (Cuadro 4). Asimismo, las correlaciones individuales del pH con el DDT, DDE y DDD fueron todas inversas y significativas (P [menor que o igual a] 0,05). Esto indica que al incrementar el pH del suelo disminuyen las concentraciones de POCs totales, DDT, DDE y DDD, y la tendencia fue mas fuerte entre el pH y el DDT, cuya evaluacion arrojo el coeficiente de correlacion mas alto en su valor absoluto (r = -0,70). Segun Adams (1995), a medida que el pH disminuye se forman mas especies moleculares y aumenta la adsorcion, ya que las especies moleculares (menos solubles) se unen mas fuertemente en la fraccion lipofilica de la materia organica de los suelos que las especies ionicas mas solubles. Por otra parte, no se detecto correlacion significativa (P > 0,05) entre el pH y los organoclorados endosulfan sulfato, [alfa]-endosulfan, [beta]-endosulfan y endrin.

Con relacion al contenido de arcilla de los suelos, se encontraron correlaciones positivas y significativas (P [menor que o igual a] 0,05) entre el porcentaje de arcilla y los POCs totales, DDT, DDE y DDD, (Cuadro 4). Los valores positivos de los coeficientes de correlacion indican que el aumento del contenido de arcilla favorece al incremento de estos plaguicidas en los suelos. La tendencia fue mayor con el DDE, el cual presento el mas alto coeficiente de correlacion (r = 0,80). Este resultado es consistente con el hecho de que las arcillas tienen una gran superficie de contacto a la que los plaguicidas pueden adherirse, y a su vez, tienen gran capacidad de compactacion, lo que dificulta la movilidad de dichas sustancias.

Las correlaciones anteriores son atribuidas a la naturaleza intrinseca de los suelos, y posiblemente estas condiciones de pH y textura esten influyendo en forma directa sobre la actividad de las bacterias y microorganismos presentes en el medio y por ende, de forma indirecta sobre la degradacion de los plaguicidas.

[FIGURA 3 OMITIR]

[FIGURA 4 OMITIR]

Interpretacion de la presencia de plaguicidas en los suelos

La existencia de un cociente (DDE+DDD)/DDT menor a 1 en la mayoria de las muestras analizadas, indica que el DDT se encuentra en mayor proporcion que sus metabolitos DDE y DDD, los cuales son los formados principalmente en el suelo en conjunto a otros que se crean en menor proporcion (Lal y Saxena, 1982). Comparando este resultado con el tiempo de vida media del DDT en suelos, el cual no supera los 15 anos (ATSDR, 1994), se puede inferir que los residuos determinados corresponden a una aplicacion realizada hace menos de 15 anos. Considerando que desde el ano 1983 el uso del DDT fue prohibido en Venezuela, esta inferencia es consistente con las denuncias realizadas de ingreso por contrabando de este producto al municipio Pueblo Llano (Gil, 2006).

La presencia de las sustancias aldrin, dieldrin y endrin indica que su aplicacion ha sido realizada recientemente respecto a la fecha de su prohibicion (1983), pues sus tiempos de vida maxima en suelos son de tres anos para el aldrin y ocho anos para el dieldrin (ATSDR, 2002). La presencia de aldrin y dieldrin puede ser debida a la aplicacion de ambos plaguicidas o de solo uno de ellos, ya que en el suelo ambas especies se encuentran en equilibrio (Lal y Saxena, 1982).

La presencia de endosulfan en el suelo y de su metabolito principal, el endosulfan sulfato, sugiere que hubo aplicaciones recientes de este insecticida, pues los tiempos de vida media en suelos de sus componentes [alfa]-endosulfan y [beta]-endosulfan, son de 60 y 800 dias, respectivamente (ATSDR, 2000). Sin embargo, el uso de este insecticida no ha sido prohibido en Venezuela.

De acuerdo a los niveles de referencia espanoles, los suelos analizados se clasifican como potencialmente contaminados respecto a los niveles de DDT, dieldrin y endrin.

CONCLUSIONES

Se logro cuantificar los plaguicidas DDT, DDE, DDD, [alfa]-endosulfan, [beta]-endosulfan, endosulfan sulfato, aldrin, dieldrin y endrin a partir de un total de 28 POCs analizados en los suelos de 20 fincas del municipio Pueblo Llano, en el estado Merida. La acumulacion de estos plaguicidas organoclorados podria ser favorecida por el alto contenido de materia organica de los suelos en la capa superficial estudiada. Se observo una tendencia inversa de la concentracion de los organoclorados totales, DDT, DDE y DDD en los suelos con relacion al pH, y una tendencia directa con relacion al porcentaje de arcilla. Los suelos se clasificaron como potencialmente contaminados segun los niveles encontrados de los plaguicidas DDT, dieldrin y endrin.

LITERATURA CITADA

(1.) Adams, M. 1995. Fundamentos de Quimica de Suelos. UCV. Caracas. pp. 41-48.

(2.) ATSDR. 1994-2000-2002. Toxicological profile for 4,4'-DDT, 4,4'-DDE, and 4,4'-DDD. Toxicological profile for endosulfan. Toxicological profile for Aldrin/Dieldrin. Agency for Toxic Substances and Diseases Registry. Atlanta, GA. pp. 467-489; 195; 179-180.

(3.) EPA. 1996. Organochlorine pesticides by gas chromatography-method 8081A. Sulfur clean up-method 3660B. Soxhlet extraction-method 3540C. U.S. Environmental Protection Agency. Washington, DC. pp. 1-7; 1-8; 1-6.

(4.) Gil, M. E. 2006. Informe ciudadano de la situacion de los contaminantes organicos persistentes en Venezuela. Fundacion Aguaclara. http://www.aguaclara.org/pdf/proipep-20060827.pdf. (consulta del 28/02/2011).

(5.) Lal, P. y D. Saxena. 1982. Accumulation, metabolism and effects of organochlorine insecticides on microorganisms. Microbiological Reviews 46: 95-127.

(6.) Llambi, L. y E. Arias. 1997. Impactos de las politicas de ajuste estructural en los productores paperos y horticolas de los Andes Venezolanos: El caso de Pueblo Llano. Agroalimentaria 3(4): 1-31.

(7.) Manirakiza, P., A. Covaci, S. Andries y P. Schepens. 2001 Automated Soxhlet extration and single step clean-up for the determination of organochlorine pesticidas in soil by GC-MS Int. J. Environ. Anal. Chem. 8: 25-39.

(8.) Real Decreto 9. 2005. Boletin Oficial del Estado. 14 de Enero de 2005. Ministerio de la Presidencia de Espana. Madrid. pp. 1833-1843.

(9.) Rissato, S., M. Galhiane, V. Ximenes, R. de Andrade, J. Talamoni, M. Libanio, M. de Almeida, B. Apon y A. Cavalari. 2006. Organochlorine pesticides and polyclorinated biphenyls in soils and water samples in the Northeastern part of Sao Paulo State, Brazil. Chemosphere 65: 1949-1958.

(10.) Wang, X. y X. Piao. 2006. Organochlorines pesticides in soil profiles from Tianjin, China. Chemosphere 64: 1514-1520.

(11.) Wurl, O. y J. Obbard. 2005. Organochlorine pesticides, polychlorinated biphenyls and polybrominated diphenyl ethers in Singapore's coastal sediments. Chemosphere 58: 925-933.

Jorge Uzcategui [1], Yelinda Araujo [2] y Luz Mendoza [1]

[1] Dpto. de Quimica, Facultad de Ciencias, Universidad de Los Andes. Merida, Venezuela. e-mail: jorevzca@ula.ve

[2] Instituto Nacional de Investigaciones Agricolas, INIA-Merida. Apdo. 425, Merida, Venezuela. e-mail: yaraujo@inia.gob.ve

Recibido: Agosto 9, 2010

Aceptado: Abril 25, 2011
Cuadro 1. Analisis fisicoquimicos de los suelos
de fincas en el municipio Pueblo Llano, estado
Merida

Finca      Sector          pH    MO (%)   Textura

 1      Las Cuevas         4,9               F
 2      El Arbolito        6,2   > 6,9      Fa
 3      La Culata          5,5               F
 4      La Guzman          nd      nd       nd
 5      Llano Grande       5,3    6,14       F
 6      Agua Regada        6,0               F
 7      Miyoy              5,8               F
 8      Motus              6,1               F
 9      La Rancheria       5,1            Fa y F
10      El Cedro           5,4              Fa
11      Via La Rancheria   5,6              Fa
12      Motus Alto         6,0               F
13      Motus Alto         6,2   > 6,9    F y Fa
14      Agua Regada        6,6              Fa
15      El Pozo            6,8              FAa
16      El Arbolito        5,7              Fa
17      La Culata          4,5              Fa
18      Agua Regada        5,8              Fa
19      Agua Regada        6,6              Fa
20      La Guzman          5,3               F

MO: materia organica; F: franco; Fa: franco arenoso;
FAa: franco arcillo-arenoso; nd: no determinado

Cuadro 2. POCs cuantificados en las muestras de
suelo de fincas en el municipio Pueblo Llano,
estado Merida

Plaguicida              Concentracion
                     (mg x [kg.sup.-1])

DDT                       0,04-0,99
DDE                       0,01-0,56
DDD                       0,04-0,83
[alfa]-endosulfan         0,01-0,47
[beta]-endosulfan         0,02-0,45
Endosulfan sulfato        0,04-0,62
Aldrin                   0,005-0,009
Dieldrin                  0,01-0,03
Endrin                    0,01-0,04

Cuadro 3. Cocientes (DDE+DDD)/DDT y
endosulfan sulfato/(alfa + beta endosulfan) de
los suelos de fincas en el municipio Pueblo
Llano, estado Merida

Finca No.   (DDE+DDD)/DDT   Endosulfan sulfato/
                             ([alfa] + [beta]
                                endosulfan)

1               0,95               4,93
2               1,03               1,31
3               0,35               3,04
4               0,73               0,61
5               0,25               0,00
6               1,68               0,98
7               0,85               0,00
8               0,73               0,00
9               0,72               2,56
10              0,55               3,20
11              0,64               5,78
12              1,08               1,31
13              2,73               3,46
14              1,24               0,94
15              1,88               2,06
16              1,99               2,25
17              0,26               0,71
18              1,01               2,26
19              0,11               0,25
20              0,82               2,16

Cuadro 4. Coeficientes de correlacion de Spearman
entre los POCs (mg x [kg.sup.-1]) y los niveles de pH y
contenido de arcilla en suelos de fincas en el
municipio Pueblo Llano, estado Merida

                  pH           Arcilla (%)

pH                 1                -
Arcilla      -0,48 (0,02)           1
OCP          -0,59 (0,003)     0,65 (0,001)
DDE          -0,49 (0,01)     0,80 (< 0,001)
DDD          -0,49 (0,01)      0,62 (0,002)
DDT         -0,70 (< 0,001)   0,75 (< 0,001)
[alfa] E.         NS                NS
[beta] E.         NS                NS
Endo. S.          NS                NS
Dieldrin          NS                NS
Endrin            NS                NS
Andrin            NS                NS

Cifras en el parentesis representan la probabilidad
estadistica (P); NS: no significativo (P > 0,05)

Figura 1. Porcentaje de fincas segun la
concentracion de los POCs totales en suelos
del municipio Pueblo Llano, estado Merida.
Las cifras dentro de las barras indican la
concentracion promedio [+ o -] desviacion estandar

          intervalos de POCs
          totales (mg x [kg.sup.-1])

0-0,5     0,4 [+ o -] 0,1
0,5-1,0   0,7 [+ o -] 0,1
1,0-1,5   1,2 [+ o -] 0,1
1,5-2,0   1,8 [+ o -] 0,05
2,0-2,5   2,2 [+ o -] 0,1

Nota: Tabla derivada de grafico de barra.
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Author:Uzcategui, Jorge; Araujo, Yelinda; Mendoza, Luz
Publication:BIOAGRO
Article Type:Report
Date:Apr 1, 2011
Words:3547
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