CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DE LOS PLAGUICIDAS

Y SU TRANSPORTE EN EL AMBIENTE

Para entender como se comporta un plaguicida en el ambiente se necesita conocer cierta información sobre las propiedades físico-químicas de la molécula y su mecanismo de transporte, así como las características medio ambientales y la geografía del lugar en el que se le encuentra.La molécula de plaguicida no permanece intacta por tiempo indefinido en el medio ambiente, ya que con el tiempo sufre una degradación influenciada por microorganismos, actividad química, pH, clima, y contenido de materia orgánica del suelo, entre otros.

1.- CARACTERÍSTICAS MEDIO AMBIENTALES

Son los lugares en que puede estar presente el plaguicida como: materiales o sustancias de desecho, agua subterránea o superficial, aire, suelo, subsuelo, sedimento y biota

2.- MECANISMOS DE TRANSPORTE AMBIENTAL DE LOS PLAGUICIDAS

Es la forma en que se mueven los plaguicidas en el medio ambiente, desde la fuente emisora del plaguicida hasta los puntos donde existe exposición para el ser humano o biota

2.1. Difusión

Es el movimiento de moléculas debido a un gradiente de concentración. Este movimiento es al azar pero trae como consecuencia el flujo de materiales desde las zonas más concentradas a las menos concentradas

• Lixiviación. Es el parámetro más importante de evaluación del movimiento de una sustancia en el suelo. Está ligado a la dinámica del agua, a la estructura del suelo y a factores propios del plaguicida.

• Evaporación. La tasa de pérdida de un plaguicida por volatilización depende de su presión de vapor, de la temperatura, de su volatilidad intrínseca y de la velocidad de difusión hacia la superficie de evaporación

3.- INFLUENCIA DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL SITIO EN EL TRANSPORTE DE PLAGUICIDAS

Las características físicas y las condiciones climáticas del sitio de estudio contribuyen al transporte de los contaminantes.Por consiguiente, es necesaria la información acerca de la topografía, tipos de suelo y ubicación, tipo de cubierta del suelo, precipitación anual, condiciones de temperatura, entre otros, para poder estimar hacia donde pudiera desplazarse el plaguicida aplicado.

4.- FACTORES FÍSICO-QUÍMICOS QUE INFLUYEN EN EL DESTINO DE LOS CONTAMINANTES Y EN EL TRANSPORTE AMBIENTAL

4.1. Volatilización

La volatilidad representa la tendencia del plaguicida a pasar a la fase gaseosa. Todas las sustancias orgánicas son volátiles en algún grado dependiendo de su presión de vapor, del estado físico en que se encuentren y de la temperatura ambiente.

4.2. Presión de Vapor

Es una medida de volatilidad de una sustancia química (plaguicida) en estado puro y es un determinante importante de la velocidad de volatilización al aire desde suelos o cuerpos de agua superficiales contaminados.

La presión de vapor se expresa usando una variedad de unidades, incluyendo los pascales (Pa), milímetros de mercurio (mm Hg equivalente a Torr), libras por pulgada cuadrada (lb/pulg 2) y atmósferas (atm).

1 Pa = 1 kg/m•s2

1 Pa = 7.5 x 10-3 mm Hg (Torr)

1 kPa (kilopascal)= 1000 Pa= 7.5 mm Hg (Torr)

1 mPa (milipascal) = 0.001 Pa = 7.5 x 10-6 mm Hg (Torr)

1 atm = 101.325 kPa (kilopascal)

1 atm = 14.70 lb/pulg 2

Los plaguicidas con presión de vapor menor a 1.0 x 10-8 (1.0 E-08) tienen bajo potencial para volatilizarse (cuadro 1). Los plaguicidas con una presión de vapor mayor a 1.0 x 10-3 (1.0 E-03) tienen alto potencial para volatilizarse

4.3. Constante de la Ley de Henry (H)

Describe la tendencia de un plaguicida a volatilizarse del agua o suelo húmedo. El valor se calcula usando la presión de vapor, solubilidad en agua y peso molecular de un plaguicida (6, 8).

Coeficiente de partición aire-agua (Hc)

Hc = p/c, donde:

p = presión de vapor del plaguicida (Pa)

c = solubilidad en agua (mol. m-3)

Hc = Pa/moles. m-3 = Pa m3/moles

Hc = p’ x PM x 10-3/c’

Hc = mPa x PM x10-3/ppm donde:

p’ = presión de vapor del plaguicida (mPa)

PM = peso molecular del plaguicida

c’ = solubilidad en agua (ppm)

Cuando el plaguicida tiene una alta solubilidad en agua con relación a su presión de vapor, el plaguicida se disolverá principalmente en agua

Un valor alto de la Ley de Henry, indica que un plaguicida tiene un potencial elevado para volatilizarse del suelo húmedo; un valor bajo predice un mayor potencial de lixiviación del plaguicida

4.4. Persistencia

Se define como la capacidad de cualquier plaguicida para retener sus características físicas, químicas y funcionales en el medio en el cual es transportado o distribuido, durante un período limitado después de su emisión. Los plaguicidas que persisten más tiempo en el ambiente, tienen mayor probabilidad de interactuar con los diversos elementos que conforman los ecosistemas (ver cuadro

4.4.1. Vida media

La vida media está definida como el tiempo (en días, semanas o años) requerido para que la mitad del plaguicida presente después de una aplicación se descomponga en productos de degradación. La descomposición depende de varios factores incluidos la temperatura, el pH del suelo, los microorganismos presentes en el suelo, clima, exposición del plaguicida a la luz, agua y oxígeno.

Existen diferentes tipos de clasificar a la vida media de un plaguicida, como son:

• Vida media en suelo: Es el tiempo requerido para que un plaguicida se degrade en el suelo. La vida media está determinada por el tipo de organismos presentes en el suelo, el tipo de suelo (arena, arcilla, limo), pH y temperatura, entre otros .

El Departamento de Regulación de Plaguicidas en California, E.U., determinó que un plaguicida que tiene una vida media mayor a 9 días en un suelo aeróbico puede tenerpotencial para contaminar aguas subterránea .

• Vida media por Fotólisis: Es el tiempo requerido para que la mitad de un plaguicida aplicado expuesto a la luz del sol se degrade.

• Vida media por Hidrólisis: Es el tiempo requerido para que la mitad de un plaguicida aplicado se degrade por la acción del agua.

4.5. Solubilidad en Agua

La solubilidad en agua de un plaguicida es una medida que determina la máxima concentración de un plaguicida a disolverse en un litro de agua y por lo general tiene un rango de 1 a 100,000 mg/L. Las unidades de concentración son:

mg por litro (mg/L), que es aproximadamente igual a una parte por millón (ppm) o un microgramo por litro (μg/L), que es aproximadamente igual a una parte por billón (ppb)

4.6 Coeficiente de Adsorción de carbono orgánico (Koc).

A este valor también se le conoce como Coeficiente de adsorción suelo/agua o el Coeficiente de adsorción. Es una medida de la tendencia de un compuesto orgánico a ser adsorbido (retenido) por los suelos o sedimentos .

Koc = KD x 100/ %oc, donde:

%oc es el porcentaje de carbono orgánico en el suelo = % materia orgánica/ 1.72.

El Koc es específico para cada plaguicida y es sumamente independiente de las propiedades del suelo. Los valores del Koc van de 1 a 10,000,000 (10).

Un Koc elevado indica que el plaguicida orgánico se fija con firmeza en la materia orgánica del suelo, por lo que poca cantidad del compuesto se mueve a las aguas superficiales o a los acuíferos

4.7. Coeficiente de Partición Octanol/Agua (Kow)

El coeficiente de partición Octanol-agua, Kow, es una medida de cómo una sustancia química puede distribuirse entre dos solventes inmiscibles, agua (es un solvente polar) y octanol (es un solvente relativamente no polar, que representa a las grasas). El Kow proporciona un valor de la polaridad de un plaguicida, que es frecuentemente utilizado en modelos para determinar como un plaguicida puede distribuirse en tejido de grasa animal (3, 6).

Kow = C octanol / C agua, donde:

C = la concentración molar

pKow = -log 10 Kow

Los plaguicidas con una vida media y un Kow altos pueden acumularse en tejido graso  y bioacumularse a lo largo de la cadena alimenticia.

4.8. Potencial de contaminación de agua subterránea

Las propiedades anteriormente descritas son de gran utilidad para los investigadores ya que permiten estimar el potencial de afectación de los plaguicidas si entran en contacto con el agua. La Agencia de Protección Ambiental (EPA), de los Estados Unidos, realizó estudios de laboratorio durante 10 años, asociando ciertas propiedades de los plaguicidas con la lixiviación; en el cuadro 7 se muestran los valores de potencial de contaminación de agua subterránea

5. CLASIFICACIÓN DE LA TOXICIDAD DE LOS PLAGUICIDAS

Por mucho tiempo se ha intentado desarrollar un sistema práctico para evaluar la toxicidad aguda y crónica de las sustancias químicas, incluyendo a los plaguicidas. El método más comúnmente empleado y avalado por la Organización Mundial de la Salud (OMS) para medir la toxicidad es la Dosis Letal 50, DL50, que se define como la cantidad mínima de una sustancia, generalmente expresada en mg/kg, que es capaz de matar al 50% de una población de animales de prueba. Los resultados de DL50 obtenidos para una sustancia dada se extrapolan a los humanos y sirven de base para los sistemas de clasificación de la toxicidad.

Las propiedades de algunas sustancias químicas, tales como los plaguicidas, implican cierto nivel de riesgo tanto al medio ambiente como a la salud humana. Debido a esto, es necesario contar con un mejor conocimiento de los plaguicidas, con la finalidad de prevenir y minimizar los riesgos asociados a un uso indiscriminado de estos.
En México, debido a la gran diversidad de climas, suelos, orografía, biota y tipo de tecnología aplicada en la agricultura, se deben tomar los valores del cuadro 7 como una base o referencia, y no como una regla, debido a que son datos tomados en laboratorio bajo condiciones controladas, lo cual no ocurre en la naturaleza