ÍNDICES DE RIESGO DE LIXIVIACIÒN DE

PLAGUICIDAS ALTAMENTE TOXICOS USADOS EN

CULTIVOS INTENSIVOS DE FLORJuan Carlos Sánchez Meza* (1); Víctor F. Pacheco Salazar(1); Pedro Ávila Pérez (2)., Jorge Javier Ramírez

García(1)., Aldo Velazquez Zepeda(1); Araceli Amaya Chávez(1); María Magdalena García Fabila(1);

(1) Facultad de Química, Universidad Autónoma del Estado de México;

(2) Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares

Correo electrónico: juancsm58@gmail.com

Proy: 4538/2018/CI

Octubre 29 al 31 de 2018

IV Congreso de la Sociedad de Análisis de Riesgo

Latinoamericana SRA-LA 2018

“El análisis de riesgos para el diseño de políticaspúblicas y presupuestales

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

Plaguicida

aplicado

Lixiviación

Volatilización

Degradación

microbiana

Arrastre óEscorrentiaSuperficial

Percolación

Sorción

Lavado

Transformaciones

químicas* Hidrólisis

* Oxido reducción

Fotólisis

Acuífero

Zona no saturada

Zona saturada

Incorporación

a plantas

Y organismos

Captación

por el follaje

Zona de raíz

Zona de vadosa

Figura 2.2 Procesos de distribución, transformación y transporte en el suelo

Elaboración propia con base en: Apel y Richter, 2002

Arrastre

Capilaridad

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

Transporte en

El acuífero

MultimediosTransporte

Suelo - acuífero

Multimedios

SESOIL

Modelos

NuméricosModelos Analíticos

(Evaluativos)

Modelos de

Tamizado

(Percolado)

PESTAN

MT3D

MODFLOW

SOILFUG

SOIL

Growsafe

SCI-

GROW

GUS

LEACH

PEARL

PRZM3

VLEACH

GLEAMS

Clasificación de modelos para evaluar el destino y transporte de plaguicidas en elMedio (Elaboración propia con base en los criterios de:ASTM, 1995; Natale et al., 2002)

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

DI ST RI TO

F E D E RA L

ESTADO

DEQUERETAR

O

ESTADO DE

GUANAJUAT

O

E S T A D O D E H I D A L G O

ESTADO

DETLAXCALA

ESTADO DE

MORELOS

Villa Guerrero

MuestraLatitud (UTM)

Longitud (UTM)

1 428605 2094525

2 428572 2094519

3 428579 2094544

4 428585 2094526

5 428579 2094523

6 428587 2094514

7 428584 2094514

8 428595 2094519

9 428608 2094527

10 428604 2094543

11 428591 2094533

12 428590 2094548

Área de cultivo de Gerbera jamesonii (Gerbera)

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

Cantidades de plaguicidas organofosforados y carbamatos aplicados en el área de cultivo de Gerbera Jamesonii en el período 2003- 2005.

Año de aplicación Nombre Técnico Grupo*

Cantidad del principio activo aplicado en el

año (g)

Cantidad del principio activo

(g/m2)

2005 Cymoxamil + mancozeb DCA 150 0.0729

2005 Dimetoato OF 400 0.1945

2005 Metomilo CA 90 0.0437

2005 Carbendazim CA 51.1 0.0248

2004 Dimetoato OF 1431.9 0.6964

2004 Clorpirifos + Permetrina OF 350 0.1702

2004 Mancozeb DCA 640 0.3112

2004 Paration metilico OF 50 0.0243

2004 Zineb DCA 640 0.3112

2004 Metomilo CA 13.5 0.0065

2004 Tiofanato metilico TCA 1642.2 0.7987

2004 Acefate OF 1374.75 0.6686

2004 Carbofurano CA 105 0.0510

2004 Tolclofos metil OF 600 0.2918

2004 Quintoceno + Thiram DCA 180 0.0875

2004 Oxamil CA 138 0.0671

2004 Carbendazim CA 40.88 0.0198

2004 Cymoxamil + mancozeb CA 270 0.1313

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

Tipos de suelo

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

0

50

100

150

200

250

300

350

Principio activo

Nú

me

ro d

e e

nva

ses

Total de envases recolectados: 1811

Envases representados: 1625 (89 %)

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Grupo Químico

Nú

me

ro d

e p

lagu

icid

as id

en

tifi

cad

os

Grupo químico al que pertenecen los plaguicidas identificados en la zona

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

REQUISITOS DE INFORMACIÓN Y CRITERIOS DE SELECCIÓN (Anexo D)

➢Identificación del Producto➢Persistencia (T1/2 > 2 meses H2O; 6 meses Suelo; Sedimentos > 6 meses)

➢Bioacumulación (Fb > 5000; Kow > 5.0)

➢Potencial de transporte a larga distancia en el medio ambiente➢Efectos adversos

(CONVENIO DE ESTOCOLMO SOBRE CONTAMINANTES ORGÁNICOS PERSISTENTES, Mayo 23, 2001) IV

Congre

so S

RA-L

A 2

018

CAPTAN

ENDOSULFAN

VINCLOZOLIN

QUINTOZENO

CLORPIRIFOS

CLOROTALONIL

ATRAZINA

DIENOCLOR

DICOFOL

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Principio activo

Tie

mp

o d

e v

ida

me

dia

(D

ías)

Tiempo de vida media de plaguicidas Organofosforados y Carbámicos en suelo

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Principio activo

Co

efic

ien

te d

e p

arti

ció

n (

Ko

c)

Coeficiente de Partición (Koc) de plaguicidas Organofosforados y Carbámicos

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

SI

NO

Plaguicidas Altamente Peligrosos(Pesticide Action Network International, 2009)

17 %

83 %

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

Tabla 3. Índice GUS (Groundwater Ubiquity Score) estimado para plaguicidas organofosforados y carbámicos empleados en la zona de estudio

PLAGUICIDA

Coeficient

e Koc

T ½

(días) GUS Criterio GUS

ACEFATE 3 5 2.462

Intervalo de

transición

ALDICARB 30 3 1.203 No lixiviable

AZINFOS

METILICO 1000 68 1.832

Intervalo de

transición

BENOMILO 1900 180 1.626 No lixiviable

CARBARILO 300 14 1.745 No lixiviable

CARBENDAZIM 1900 320 1.806

Intervalo de

transición

CARBOFURANO 22 120 5.525 Lixiviable

CHLORPYRIFOS 6070 141 0.465 No lixiviable

DIAZINON 1000 28 1.447 No lixiviable

DICLORVOS 30 7 2.132

Intervalo de

transición

DIMETOATO 20 20 3.511 Lixiviable

ETHION 10000 343 0 No lixiviable

MALATHION 1800 25 1.041 No lixiviable

MANCOZEB 2000 7 0.590 No lixiviable

METAMIDOFOS 0.082 12 5.488 Lixiviable

METIDATHION 400 23 1.903

Intervalo de

transición

METIL

PARATHION 5100 30 0.431 No lixiviable

METOMILO 72 14 2.455

Intervalo de

transición

GUS = log(T1/2) * [4 – log(Koc)]

De acuerdo a este índice los

plaguicidas pueden ser clasificados como:

Lixiviables GUS > 2.8

Intervalo de transición GUS >1.8 y GUS

< 2.8

No lixiviables GUS < 1.8

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

Principio activo

Índ

ice

GU

SLixiviables

No Lixiviables

Intervalo de

Transición

Índice GUS (Groundwater Ubiquity Score) estimado para plaguicidas organofosforados y carbámicos empleados en la zona de estudio

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

16

Conceptualización del modelo

PESTAN

Masa del plaguicida

en forma granular o

sólidaDisolución

Masa disuelta

del

plaguicida

Concentración de la

masa = solubilidad del

plaguicida

El plaguicida ingresa al

Suelo a una tasa igual a

La velocidad en el poro

Fracción superficial

(0 a 30 cm)

Fracción profunda

(30 a 60 cm)

Superficie del suelo(Flujo continuo)

Zona de vadosa

No saturada

Nivel freático

Masa disuelta

del plaguicida

aplicado

Infiltración

Elaboración propia, basada en el modelo de dos tiempos de Phillip, 1969

(Nofzinger y Wu, 2003; EPA/600/R-03-008)

(Ravi y Johnson, 1986,

Manual de Usuario del Modelo PESTAN)

Fundamentos del modelo PESTAN

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

17

Condiciones del

Escenario (recarga,

Profundidad, tiempo)

Características del

Suelo (conductividad

Hidráulica, contenido

De saturación del

Agua, textura, materia

Orgánica)

Características fisico-

Químicas del plaguicida

Condiciones de

Aplicación del

plaguicida

(Stacy et al., 2007) IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

Escenarios

1. Recarga: 0.0028 cm/h

Tiempo: 60, 100 y 500 días

Cantidad anual de plaguicida

aplicado.

Profundidad (30 cm

Fracción de suelo superficial y 60

cm fracción de suelo profundo)

2. Recarga: 0.0134 cm/h

Tiempo: 60, 100 y 500 días

Cantidad anual de plaguicida

aplicado.

Profundidad (30 cm

Fracción de suelo superficial y 60

cm fracción de suelo profundo)

[PEC]

100 días

0

50

100

150

200

250

300

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Meses

mm

Fuente: CNA,

Estudio Tenancingo

2003

Precipitación media mensualen el período 1931 a 1990

Resultados:

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

19

Modelo Matemático PESTAN US-EPA

Kd = coeficiente de sorción

de freundlich

Condiciones frontera:

La solución esta dada por:

Donde:

(Ravi y Johnson, 1986,

Manual de Usuario del Modelo PESTAN)

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

20

El grosor de lodo se calcula por:

Donde:

PARAMETROS DE ENTRADA

* Solubilidad del agua (S)

* Recarga

* Constante de sorción (Kd)

* Constante de la velocidad de degradación

en la fase sólida (ks)

* Constante de la velocidad de degradación

en la fase líquida (kl)

* Densidad bruta ( b)

* Contenido de agua saturada ( sat)

* Coeficiente característico de la curva (b)

* Conductividad hidraulica saturada (Ksat)

* Coeficiente de dispersión (D)

* Valor mínimo de x

* Valor máximo de x

* Tiempo del valor mínimo

* Tiempo del valor máximo

* Numero de aplicaciones del residuo

(Ravi y Johnson, 1986,

Manual de Usuario del Modelo PESTAN)IV

Congre

so S

RA-L

A 2

018

21

Variación de la concentración de Acefate (ppb) en el tiempo (días), A una profundidad de 30 cm, después de la aplicación anual de6.68Kg/ Ha en un suelo Franco del área de cultivo de Gerbera.

Método

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

22

Variación de la masa de lixiviado total de Acefate (Kg) en el tiempo(días), a una profundidad de 30 cm, después de la aplicación anual de 6.68Kg/ Ha en un suelo Franco del área de cultivo de Gerbera.

Método

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

23

Tiempo

(días)

Suelo A Suelo B

Concentración

máxima (ppb)

Profundidad

(cm)

Concentración

máxima (ppb)

Profundidad

(cm)

10 405.5 2.0 644.9 4.0

20 281.7 4.0 450.2 8.1

30 230.5 8.1 363.0 12.1

40 199.5 10.1 310.6 16.1

60 160.0 14.1 250.0 26.2

80 136.0 20.2 212.8 34.3

100 120.2 24.2 186.5 42.4

150 94.1 36.3 144.0 64.6

200 78.2 48.4 119.1 84.8

250 67.1 60.6 101.3 107.0

300 58.8 72.7 87.8 129.2

350 52.2 84.4 77.4 149.4

400 46.7 98.9 68.7 171.7

500 38.5 123.2 55.6 214.6

750 25.5 183.8 35.2 321.7

Tabla 4.21 Comparación de las concentraciones estimadas máximas delplaguicida Metomilo, alcanzadas a diferentes tiempos y profundidades en

un suelo A) Franco- Arcilloso y B) Franco- Arenoso a una recarga de agua de 0.0134 cm/h.

Resultados:

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

24

1

3

5

7

9

11

13

15

Prof A (cm)

Conc B (ppb)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Prof A (cm)

Prof B (cm)

Conc A (ppb)

Conc B (ppb)

Tiempo (d)

Figura 4.16 Comparación de las concentraciones estimadas máximas del

plaguicida Metomilo, alcanzadas a diferentes tiempos y profundidades en

un suelo A) Arcillo-Limoso y B) Areno-Limoso a una recarga de agua

de 0.0134 cm/h.

Resultados:

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

Plaguicida Carga aplicada(Kg/Ha)

Areno limoso

Arcillo limoso

Limoso

Profundidad 30 cm 60 cm 30 cm 60 cm 30 cm 60 cm

Metomilo 0.43 84.11 51.40 59.56 1.55 135.6 1.58

Carbofurano 0.51 5.17 0.59 1.39 0.77 0.35 1.99

Dimetoato 1.94 0.01 1.35 3.35 2.69 0.73 4.38

Acefate 6.68 0 78.83 93.6 1752.70 13.3 438.7

Carbendazim 0.24 0 0 0 0 0 0

Concentraciones estimadas de los plaguicidas aplicados en el área de Gerbera en ppb, usando el modeloDe simulación PESTAN., Recarga de 0.0134 cm/h

Resultados:

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

26

PRINCIPIO

ACTIVO

No.

CAS

GRUPO

QUIMIC

O

** USO

CLAS.TO

X.

(WHO,

2005)

P.

MOL.

SOLUBILIDA

D

EN AGUA P. vapor

COEF.

PARTICION.

(Kow)

COEF.

ADSORCION

(Koc) T ½ SUELO

Acefate

30560-

19-1 OF

Insect

icida IV, III 183.17

79 g/100mL a

20 °C; 650

g/L a 20°C

2.3 x 10 E-6

mbar a 24°C;

1.7 x 10 E-6

mmHg a

24°C -1.87 0.48

< de 3 a 6 días en

suelos

aeróbicos y

anaeróbicos

Respectivamente

Carbendazim

10605-

21-7 CA

Fungi

cida IV, *** 191.2

0.0008 g/100

mL a 24°C; 8

mg/L a pH 7

Despreciable;

< 100nPa A

20°C 1.49 (Log Pow) 1900

320 días (Ministerio

Colombia)

Carbofurano

1563-

66-2 CA

Insect

icida;

Nema

ticida

; I – II, Ib 221.25

320 mg/L@

25°C2.7 mPa @

33°C 1.2304 - 1.4150 22 30 a 120 días

Clorpirifos

2921-

88-2 OF

Insect

icida II, II 350.62

2 mg/L @

25°C2.5 mPa @

25°C 4.699 6070 11 a 141 días

Metomilo

16752-

77-5 CA

Insect

icida I, Ib 162.21

57.9 g/ L a 25

°C6.65 mPa @

25°C 0.6 Log Pow 72 14 días

Dimetoato

60-51-

5 OF

Insect

icida II, II 229.28

25 g/L @

21°C1.1 mPa @ 25

°C 0.699 20 20 días

Tabla 4.7 Propiedades fisicoquímicas* de los plaguicidas organofosforadosy carbámicos empleados en el cultivo de Gerbera jamesonii

(*) Datos integrados a partir de bases de datos especializadas

(PAN, EXTOXNET, ICSC, NIOSH, IRIS) y Hojas de Seguridad (MSDS)

Resultados:

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

Estimación del número de poros presentes en el suelo de acuerdo a su textura

Resultados:

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

Conclusiones

La simulación de la movilidad en una dimensión de los plaguicidas

aplicados en el área de cultivo de Gerbera mediante el modelo

PESTAN identificó dos grupos de plaguicidas, aquellos que tienen

una mayor facilidad de lixiviación como son metomilo, carbofurano, acefate, dimetoato y aquellos que pueden

permanecer un mayor tiempo en la fracción superficial del suelo y

menor posibilidad de lixiviación como carbendazim, paratión

metilico, mancozeb y zineb.

La importancia de incluir las características fisicoquímicas del suelo

Para determinar el potencial de lixiviación de plaguicidas hace

necesario hacer uso de modelos como PESTAN u otros explicar de

mejor manera el proceso de lixiviación de un plaguicida

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018

¡Gracias por su atención!

juancsm58@gmail.com

Octubre 28 al 31 de 2018

Parte de este trabajo fue apoyado a través del proyecto Clave: 4538/2018 CISIEA-UAEMex

IV C

ongreso

SRA-L

A 2

018