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Siguiendo el camino de los químicos a través del suelo


¿A dónde van los pesticidas y sus productos de degradación una vez que entran al suelo? ¿Y cuánto tiempo les lleva llegar a las aguas subterráneas o sistemas de drenaje? 


Janne Hansen, Centro Danés de Alimentación y Agricultura

Eso depende de varios factores, pero los investigadores de la Universidad de Aarhus se han acercado un paso más para encontrar respuestas rápidas. Por primera vez, han utilizado la espectroscopia visible / infrarroja cercana para predecir el transporte de sustancias químicas disueltas a través del suelo intacto.

La capacidad de los suelos para transportar productos químicos disueltos depende de la textura y estructura del suelo. El seguimiento del tiempo de viaje de estos solutos se realiza generalmente en el laboratorio mediante la medición de curvas de ruptura, donde se registra la aplicación de un soluto en la superficie del suelo y su aparición a lo largo del tiempo en la parte inferior. La obtención de curvas de ruptura de estudios de laboratorio es extremadamente caro, así como el consumo de tiempo y mano de obra intensiva, por lo que el equipo de científicos de la Universidad de Aarhus y Aalborg University decidió que pensar fuera de la caja y utilizar visible / infrarrojo cercano (vis-NIR) espectroscopía de predecir las curvas de avance – por primera vez en la historia.

Aplicando la tecnología de una manera nueva.

La espectroscopia Vis-NIR es bien reconocida por su velocidad de medición y su bajo costo de adquisición de datos. Puede usarse para la estimación cuantitativa de las propiedades básicas del suelo, como la arcilla y la materia orgánica.

El equipo de científicos utilizó la espectroscopia vis-NIR para predecir las curvas de avance de los solutos en una gran variedad de columnas de suelo intactas de seis campos representativos en Dinamarca. Con un promedio del campo individual, la nueva tecnología estimó las curvas de avance con un alto grado de precisión.

«Descubrimos que podríamos medir el transporte masivo de productos químicos disueltos de manera bastante precisa con la espectroscopia vis-NIR. Nuestros hallazgos pueden allanar el camino para la próxima generación de mediciones y el monitoreo del transporte químico disuelto por espectroscopia», dice la profesora Lis Wollesen de Jonge, uno de los científicos del equipo y coautor de su artículo en Informes científicos .

Entender la lixiviación química a través del suelo es importante

La intensificación de la producción agrícola para satisfacer la creciente demanda de productos agrícolas está aumentando el uso de productos químicos. El uso extensivo de agroquímicos causa la contaminación de los recursos hídricos. Esto, a su vez, plantea serias amenazas para los ecosistemas acuáticos, la salud humana y el medio ambiente. La aparición de agroquímicos y sus productos de degradación por encima de los límites permisibles en los pozos de agua potable ha obligado a cerrar muchos pozos y la implementación de regulaciones estrictas sobre el uso de agroquímicos en la UE.

Por lo tanto, comprender la lixiviación de los solutos a las aguas subterráneas y poder medir y modelar sus tiempos de transporte son importantes para nuestra salud y el medio ambiente. El suelo juega un papel importante en este sentido debido a sus múltiples funciones. El suelo es fundamental para la producción agrícola, por su capacidad para filtrar nutrientes y contaminantes, y para almacenar y reciclar material orgánico.

El suelo también es la vía de transporte más importante para los agroquímicos hacia las aguas subterráneas. La capacidad del suelo para filtrar los agroquímicos disueltos depende de las propiedades del suelo y de la interacción entre los solutos disueltos y las propiedades del suelo, y está influenciada por la forma en que se usan y manejan los suelos.

La estructura del suelo es una propiedad muy dinámica, ya que está influenciada por las propiedades básicas del suelo, como la textura, la materia orgánica, los carbonatos y los óxidos metálicos, el clima y las prácticas de uso y manejo de la tierra. Dependiendo de la estructura del suelo, cerca de la saturación, el agua y los productos químicos disueltos pueden ser transportados uniformemente a través del suelo, o rápidamente a través de vías específicas en el suelo con diversos grados de intercambio de masa entre la matriz del suelo y las vías de transporte.

Avenidas futuras para la exploración.

Se han desarrollado varios modelos de transporte de solutos para explicar los diferentes procesos de transporte y facilitar la predicción del transporte de productos químicos disueltos a través de los suelos.

«Los principales desafíos cuando se trata de la evaluación de riesgos son obtener una estimación precisa de un rango de parámetros que se utilizan como entrada en los modelos de transporte de solutos y para tener en cuenta las diferencias espaciales en esas propiedades de transporte», explica Lis Wollesen de Jonge.

Aunque existe una ligera subestimación de las variaciones dentro del campo con la espectroscopia vis-NIR, la eficiencia de esta tecnología en términos de costo y velocidad de medición puede superar las costosas y precisas mediciones que utilizan métodos convencionales de propiedades del suelo que generalmente tienen una gran variabilidad espacial. .

Con el fin de perfeccionar la tecnología, se deben investigar los enfoques para reducir el error de estimación resultante de las diferencias en la estructura del suelo que no pueden ser capturados por la espectroscopia vis-NIR. Otra vía de exploración para mejorar las precisiones de predicción podría ser la integración de la espectroscopia vis-NIR con otra información fácilmente disponible, como la información de la estructura del suelo basada en estudios de suelos o pruebas de campo rápidas.

Más información: Sheela Katuwal et al. La espectroscopia visible-infrarroja cercana puede predecir el transporte masivo de productos químicos disueltos a través de Intact Soil, Scientific Reports (2018). DOI: 10.1038 / s41598-018-29306-9 

Referencia del diario: Informes científicos  

Proporcionado por: Centro Danés para la Alimentación y la Agricultura

FUENTE: phys.org


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