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Degradación microbiana de residuos de tratamiento
fitosanitario en dispositivos rústicos de tipo cama
biológica: Las biobacs
C. Ponce-Caballero1, Jean-Claude Fournier2
1Depto Ingeniería Ambiental, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Yucatán,
Mérida, Yucatán, México. Correo electrónico: [email protected] 2UMR Microbiologie du Sol et de l'Environnement (MSE), INRA/Université de Bourgogne-
CMSE, BP 86510, 17 rue Sully 21065 Dijon cedex.
ORIGEN DE LA CONTAMINACION CON PLAGUICIDAS
Contaminación difusa : Esta ligada a la transferencia de productos agroquímicos de la parcela hacia las aguas superficiales y subterraneas.
Contaminación puntual : Resulta de la mala manipulación al momento de la preparación de las mezclas, de una mala gestion de efluentes y de residuos.
Naturaleza: Residuos de mezclas en los tanques de pulverización,
agua de lavado interno (tanque, circuitos) y externo de instrumentos de
pulverización.
Importancia: depende del tipo de explotación, del material, del
terreno, del numero y la rotación de tratamientos… y del agricultor
LOS EFLUENTES DE ORIGEN AGROQUIMICO
1 g de materia activa puede potencialmente contaminar 10 000 m3 de
agua a nivel de 0,1 µg/ l.
INTRODUCCION
DIFERENTES SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES
Procedimientos basados sobre la degradación biológica
Procedimientos basados sobre la concentración de productos
Procedimientos basados sobre la degradación físico-química
La fotocatalisis catalítica, la electrolisis
La deshidratación, la evaporación, la filtración sobre carbón activo
Ejemplos : BF bulles®, reactor electroquímico
Ejemplos : Osmofilm®, Phytopur, Epumobil®
La fitoremediación, bioremediación por microorganismos
INTRODUCCION
CAMAS BIOLOGICAS (BIOBEDS) : UNA HISTORIA SUECA
Suelo/paja/turba Medio acido
co-metabolismo
INTRODUCCION
Torstensson, L. (1995). Continued studies of biobeds. 39th Swedish Crop Protection Conf, Uppsala, 25-26 january. pp. 273-279.2.
Phytobac®
Phytobac®
Phytobacs®
Area de lavado
Área de lavado conectada a la cama biológica
Suelo/paja 70% 30%
INTRODUCCION
Fuente: Bayer Cropscience
INTRODUCCION
Existen numerosas preguntas relativas
a su puesta en marcha,
funcionamiento, viabilidad, eficiencia y
la duración del sistema.
•Sustrato adecuado
•El inoculo adecuado
•Cantidad de Agua
•La toxicidad de las materias activas en
el medio.
•Posibles disfunciones
•Transferencia de residuos
Interacciones entre los
productos, acumulación de
residuos, agotamiento de
elementos nutritivos, efectos de
la anaerobiosis, efectos de dif.
xenobioticos en el
funcionamiento.
OPTIMIZACION MONITOREO
EVALUACION DE EFECTOS
DESPUES DE USO ESTUDIOS COMPLEMENTARIOS
Caracterizacion genetica y fisiologica de
poblaciones microbianas
degradantes.
Ensayos de bioestimulation y
bioaugmentacion.
Control de la temperatura y
de la humedad
Analisis fisico y quimico de
suelos Granulometria, C org., N, pH,
humedad equivalente, densidad.
Analisis microbiologico:
Biomasa, R. Bact/Hongos,
Prueba capacidad degradante
Analisis de residuos de m.a.:
HPLC, CG..
Evaluacion de la biodisponibilité.
Pruebas de ecotoxicologia.
Impacto sobre las poblaciones microbianas
y sus funciones (inhibición/estimulación).
Transferencia de residuos en el suelo
Elección del sustrato
Efecto de la cantidad de agua
Efecto del nitrógeno
Importancia del pH
Importancia del trabajo de sol
Disfuncionamientos posibles:
METODOLOGIA
Toma de muestra aereación
Humedad : 90% HE Temperatura : 20°C
20 g suelo o biomix
Plaguicida 14C
Contenedor cerrado
1 L
14CO2
NaOH 0.2N
METODOLOGIA Estudios radiorespirométricos
(atrazina, diurón, glifosato,
bentazón, etc)
2, 4, 7, 10, 14, 18, 22, 29,
36, 43, 51, 58, 64 y 90 días
4 replicas
RESULTADOS
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Tiempo (dias)
14 C
O2
(% d
e la
rad
ioac
tivi
dad
inic
ial)
1
2
3
4
Mineralización de la atrazina en ausencia de
otros plaguicidas.
1. Suelo 1 con historial de tratamiento
2. Suelo 2 con historial de tratamiento pero
guardados 4 meses a 4ºC.
3. Suelo 3 sin historial de tratamiento.
4. Suelo 4 con historial de tratamiento
Influencia del historial de tratamiento con plaguicidas sobre la mineralización
de la atrazina
RESULTADOS
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Tiempo (Días)
14 C
O2 (
% d
e la r
adio
activid
ad
inic
ial)
1
2
3
4
1. Mineralización de la atrazina en ausencia
de otros plaguicidas.
2. Mineralización del diurón en ausencia de
otros plaguicidas.
3. Mineralización de la atrazina en presencia
de una mezcla de plaguicidas.
4. Mineralización del diurón en presencia de
una mezcla de plaguicidas.
Efecto de la presencia de una mezcla de 11 herbicidas sobre la
mineralización de la atracina y del diurón en muestras de suelo sin historial
de tratamiento.
RESULTADOS
Efecto de la adición de dos compostas y paja en la degradación
de bentazon e isoproturon
SITIO EXPERIMENTAL
Composición de sustrato: suelo, paja,
turba, composta, vermiculita, perlita
7 Bacs de 200L tratadas + 3 testigos no tratados
METODOLOGIA
48,5 0,86 8,0 – 8,1 100/100 Suelo-vermiculita
51,1 0,71 6,7-7,9 100/50/50 Suelo-turba-vermiculita
7,3-7,8
8,2-8,0
7,9-8,1
7,3-7,8
7,8 - 8,0
pH agua
(inicial-
final)
0,48
0,58**
0,60**
0,79
1,3
Densidad
51,0 100/50/50 Suelo-composta-perlita
No determinada 100/100 Suelo-paja
No determinada 100/50/50 Suelo-paja-vermiculita*
52,2 100/50/50 Suelo-composta-vermiculita*
42,9 200 Suelo*
Capacidad en
agua para 100
litros de
biomixe
Volúmenes
(litros)
Constituyentes
COMPOSICION DE MEZCLAS
DE SUSTRATOS
* 2 bacs (tratadas y testigos)
** Volúmenes calculados 15
METODOLOGIA
Mes 12 Mes 24
Instalación
de biobacs
1er Aporte de
efluentes
2do aporte de
efluentes
Mes 8
Análisis de
residuos
Mes 7
Mes 23
Análisis de
residuos Análisis de
residuos
Pruebas de
ecotoxicología
PRINCIPALES ETAPAS DEL ESTUDIO
Preparación de
mezclas
Evaluación de
La actividad degradante
0
25
50
75
100
0 10 20 30 40 50 60
14
CO
2(%
de
la
ra
dio
ac
tiv
ité
in
itia
le)
Temps (jours)
Mes 20
Análisis de
residuos
2 terbuthylazine
2 isoxaben
2 isoproturon
2 glyphosate
2 diuron
2 chloridazone
2 chlorprophame
2 carbétamide
2 atrazine
g/bac Materia activa
PRIMEROS RESULTADOS ANALITICOS
7 meses después del primer aporte de efluentes
Plaguicidas introducidos
Plaguicidas analizados
Atrazine, DEA et DIA, isoproturon et diuron
No detectados
18,6% Suelo-composta-perlita
0,1% Suelo-paja
2,3% Suelo-turba-vermiculita
15,8% Suelo-vermiculita
9,7% Suelo-paja-vermiculita
33,4% Suelo-composta-vermiculita
2,4% Suelo
Terbuthylazine
% de cant. iniciales Biobac
Detectados
RESULTADOS
16,2 14,2 terbuthylazine
1,57 1,57 phenemédiphame
0,2 0,2 metsulfuron mét.
0,15 0,15 mésosulfuron
4 2 isoxaben
10 8 isoproturon
16,4 14,4 glyphosate
1,5 1,5 glufosinate am.
5 5 éthofumésate
16,2 14,2 diuron
21,5 19,5 chloridazone
2,1 0,1 chlorprophame
5,5 3,5 carbétamide
2 atrazine
Total de aportes 6/2002
Materia activa/bac (g) Materia activa
Composición de los efluentes aplicados en el octavo mes
19
Plaguicidas que no fueron
detectados
Plaguicidas presentes al
estado de trazas en el mes 23
(menos de 1% de cantidades
iniciales)
Plaguicidas presentes a mas
de 1% de las cantidades
iniciales
RESULTADOS DE LOS ANALISIS DEL MES 23
(Después del segundo aporte de efluentes)
Atrazine, DEA, chlorprophame,
glufosinate, isoproturon, isoxaben,
mésosulfuron, déethylterbuthylazine
DIA, carbétamide, diuron,
chloridazone, éthofumesate, acido
3-MPP, glyphosate, phenmédiphane
AMPA, terbuthylazine,
metsulfuron méthyl
RESULTADOS
Total de residuos, todas las moléculas analizadas confundidas,
Encontradas en el Mes 23.
(15 meses después el ultimo aporte de efluentes)
0,29% 0,63% 0,56% 0,24% 0,34% 0,60% 0,79%
* % de
cantidades
introducidas
296 mg 643 mg 571 mg 247 mg 343 mg 610 mg 809 mg
Total
residuos
(bac)
S/C/Per S/Pa S/Pa/V S/C/V S/T/V S/V S Mezcla
* Cantidad inicial de productos todas moléculas confundidas : 102,35 g
RESULTADOS
Biobac Substrato (biomix) Microtox assay
+ Efecto
toxico sobre
S. obliquus
¥ Prueba de Germinación
Avena Rabano Lechuga
1* Suelo No toxico + 26% 90% 93% 97%
2 Suelo No toxico -43% 90% 83% 80%
3 Suelo/vermiculita No toxico -43% 90% 83% 87%
4 Suelo/turba/vermiculita No toxico -39% 100% 57% 57%
5 Suelo/composta/vermiculita No toxico -9% 90% 83% 83%
6* Suelo/composta/vermiculita No toxico +43% 87% 80% 60%
7 Suelo/paja/vermiculita No toxico -21% 90% 76% 56%
8* Suelo/paja/vermiculita No toxico +29% 90% 63% 83%
9 Suelo/paja No toxico -54% 93% 63% 80%
10 Suelo/composta/Perlita No toxico +6% 90% 57% 53%
•* Sin tratamiento plaguicida. + Porcentaje de inhibición o estimulación en el crecimiento de S. obliquus
comparado con el crecimiento control (alga en agua destilada). ¥ Rango de germinación de semillas a los
7 días.
Pruebas ecotoxicológicas
RESULTADOS
Desarrollo de radiculas y y raíces de rabano en la biobac 5 y 9
comparando el crecimiento con el observado en la biobac 6
(control).
RESULTADOS
Efectos de algunos xenobioticos sobre la mineralización de
dos herbicidas en muestras de biobacs.
Xenobioticos
(concentraciones)
Diuron (166 mg/kg)
(% mineralización)
Glifosato (166 mg/kg) (% mineralización)
10 días
55 días
10 días
55 días
Testigo
34
76
23
49
Sulfato de cobre 0,16 g MA/kg
40
82
23
49
Sulfato de cobre 1,6 g MA/kg
30
78
20
44
Cuprosan 0,66+0,55+0,55 g MA/kg*
17
64
24
50
DNOC 1,66 g MA/kg
7
34
23
50
Mezcla de fungicidas 0,57 g MA/kg**
32
72
24
47
Detergente All Clean 1,66 g MA/kg
22
72
21
47
Aceite de motor 16,6 mL/kg
26
73
23
51
*Cobre+manèbe+zinèbe
**iprodione+pyriméthanil+cyprodinil+
fludioxonyl+ fenhexamide
Mezcla : suelo/verm./turba : 50/25/25
Los resultados del estudio han confirmado la eficiencia global
de los dispositivos, más del 99% de las cantidades totales
de materias activas fueron degradadas.
La actividad degradante de la microflora no se ve afectada
por la presencia de otras sustancias activas o
contaminantes.
El suelo de la misma parcela agrícola es recomendado para
utilizarlo como inoculo debido a que ha sido tratado
anteriormente y existe una adaptación de las poblaciones
microbianas a la mineralización de ciertos productos.
RESULTADOS CONCLUSIONES
RESULTADOS CONCLUSIONES
•Si se considera la mayoría de los productos estudiados, la
mezcla de las materias activas no es una limitación para la
eficacia catabólica de los microorganismos degradadores.
Por el contrario, los resultados obtenidos ponen de relieve
sobre todo un efecto favorable de la presencia de una mezcla
de varias materias activas sobre la degradación de algunas de
entre ellas (atracina, diurón).
•La presencia de materias fungicidas o insecticidas o de otros
contaminantes tales como aceite o detergentes en los
efluentes no modificó durablemente la actividad microbiana
degradante de la microflora.
RESULTADOS CONCLUSIONES
A nivel piloto la naturaleza del sustrato usado en cada biobac
no tuvo efecto en la reducción de los plaguicidas después del
tratamiento, sin embargo, a nivel laboratorio se observó que el
sustrato puede modificar la dinámica de degradación de ciertos
plaguicidas (compostas)
El contenido de las biobacs 15 meses después del tratamiento
presentó una débil fitotoxicidad residual en algunas de ellas.
METODOLOGIA
GRACIAS POR SU ATENCION