Browsing by Subject "Suelo"

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    Aplicación de técnicas de remediación en aguas y suelos contaminados por residuos de herbicidas
    (Universidad de Murcia, 2021-07-28) Gambín Pozo, Manuel; Navarro García, Simón; Pérez Lucas, Gabriel; Escuela Internacional de Doctorado
    Hay tres procesos fundamentales que condicionan el comportamiento de los plaguicidas en el medio ambiente: 1) Adsorción, 2) Transferencia y 3) Degradación (fotoquímica, química y microbiológica). Estos procesos condicionan su persistencia (tiempo requerido para reducir su concentración a la mitad) en el suelo. Entre los procesos responsables de su movimiento, cabe destacar los siguientes: 1) Difusión, 2) Volatilización, 3) Erosión y escorrentía, 4) Absorción por la planta, 5) Acumulación en organismos y 6) Lixiviación. La lixiviación es elevada para aquellos plaguicidas que se adsorben débilmente y presentan elevada persistencia, sobre todo en zonas climáticas con elevado régimen pluviométrico y baja temperatura, y también en suelos con bajo contenido en materia orgánica y textura arenosa. Por lo tanto, la evaluación de la vulnerabilidad de las aguas subterráneas es de vital importancia. La mejor solución es prevenir la contaminación de las mismas para evitar una situación peligrosa. Además de reducir el uso de plaguicidas, existen dos líneas de trabajo para resolver el problema de la contaminación. La primera, es evitar descargas incontroladas y la segunda, usar métodos físicos (adsorción, filtración por membrana, etc.), químicos (oxidación, precipitación etc.) y biológicos (filtros, lodo activado, etc.). En este contexto, el desarrollo de las aplicaciones de la Química Solar resulta de vital importancia, especialmente las derivadas de procesos fotoquímicos basados en las reacciones químicas que se producen tras la absorción de fotones sobre la superficie de los reactivos y/o catalizadores empleados. Entre ellos, los Procesos Avanzados de Oxidación (PAOs) han conseguido un gran protagonismo en los últimos años, especialmente la Fotocatálisis Heterogénea, ya que puede utilizar una fuente de energía renovable como es la luz solar. Así, los plaguicidas son oxidados “in situ” mediante la generación de especies muy oxidantes como los radicales hidroxilo (HO•), entre otros. La principal ventaja de las tecnologías fotoquímicas, es que son capaces de eliminar, o al menos reducir, la concentración de plaguicidas en el agua mediante mineralización, en lugar de traspasar el problema de un lado a otro, como ocurre con los procesos convencionales. Este tipo de tecnologías resultan especialmente interesantes en zonas con escasez de agua y caracterizadas por una agricultura intensiva y condiciones climáticas peculiares, donde los niveles anuales de radiación solar son muy elevados. Teniendo en cuenta lo anterior, los principales objetivos perseguidos en este trabajo han sido los siguientes: i) Valorización de distintos enmendantes orgánicos (residuos agroforestales, agroindustriales y estiércol) en la adsorción, degradación y movilidad de ocho herbicidas comúnmente utilizados en los países mediterráneos y pertenecientes a cuatro familias diferentes (triazinas, fenil urea, difenil éter y dinitroanilinas); ii) Estimación del uso de la solarización y biosolarización como técnicas respetuosas con el medio ambiente para acelerar la degradación de los citados herbicidas y iii) Estimación de la eficacia de los PAOs (fotocatálisis heterogénea y cavitación acústica) en la fotodegradación de los herbicidas en diferentes matrices acuosas. Los principales resultados obtenidos se pueden resumir en los siguientes: i) La adición de enmendantes orgánicos reduce, de manera significativa, la lixiviación de los herbicidas al aumentar su adsorción al suelo debido al aumento de materia orgánica en el mismo, ii) El empleo de técnicas de calentamiento del suelo (solarización y biosolarización) acelera de modo notorio la degradación de los herbicidas en el suelo, debido principalmente al aumento de temperatura del mismo y iii) El tratamiento de aguas mediante fotocatálisis heterogénea, empleando TiO2 y ZnO en combinación con (Na2S2O8) y luz solar, y cavitación acústica con oxidantes y luz artificial, reduce de forma drástica la persistencia de los herbicidas en agua, aunque hay que tener en cuenta el efecto de los componentes disueltos en la matriz
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    Regeneración de aguas contaminadas con insecticidas, mediante TiO2/Na2S2O8/UV, para su reutilización en cultivos hortícolas
    (Universidad de Murcia, 2022-12-02) Aliste Fernández, Marina; Navarro García, Simón; Fenoll Serrano, José; Escuela Internacional de Doctorado
    Debido al cambio climático, a la desertificación y al aumento de la población mundial, la reutilización del agua es fundamental para el riego de cultivos. La presencia de plaguicidas en las aguas residuales agrícolas puede representar un riesgo para la salud humana y el medio ambiente debido a su liberación en el suelo y su translocación a las plantas. La literatura científica está repleta de trabajos que estudian la eliminación de distintos contaminantes del agua a través de diferentes Procesos de Oxidación Avanzada siendo, la fotocatálisis heterogénea, uno de ellos. En este proceso, un óxido semiconductor absorbe directa o indirectamente la radiación UV-VIS generando principalmente radicales hidroxilo (HO•), una especie fuertemente oxidante capaz de eliminar casi cualquier molécula orgánica. Es ésta una tecnología interesante para la eliminación de contaminantes, como los plaguicidas, de aguas residuales agrícolas. El objetivo principal de esta Tesis Doctoral se basa en la regeneración de aguas residuales agrícolas contaminadas con cuatro insecticidas (clorantraniliprol (CLO), imidacloprid (IMI), pirimicarb (PIR) y tiametoxam (TIA)) y sus principales productos intermedios de transformación (PT) mediante fotocatálisis heterogénea. Así como su posterior reutilización en el riego de cultivos hortícolas (lechuga y pimiento). En primer lugar, se ha desarrollado una metodología analítica mediante HPLC/MS-QqQ para determinar los residuos de insecticidas y sus PT en agua, suelo y material vegetal. En segundo lugar, se evaluó la dinámica (adsorción, degradación y lixiviación) de los cuatro insecticidas y sus PT en un suelo característico de la zona del Campo de Cartagena (Murcia, SE de España). Posteriormente, se evaluó el efecto, a escala de laboratorio, de algunos de los parámetros más influyentes en la fotocatálisis heterogénea para la eliminación de los insecticidas objeto de estudio: naturaleza y concentración del fotocatalizador (TiO2 y ZnO), concentración de oxidante (PS, Na2S2O8), fuente de radiación UV-A (artificial con tecnología LED y solar) y complejidad de la matriz de agua. A continuación, se llevó a cabo la eliminación de residuos de estos contaminantes en aguas residuales agrícolas utilizando el sistema fotocatalítico más conveniente (TiO2/PS/UV-A solar) en una instalación piloto. Finalmente, en los distintos cultivos hortícolas experimentales se usaron diferentes tratamientos de riego: (i) agua de riego sin contaminar, (ii) agua de riego contaminada con productos fitosanitarios comerciales y (iii) agua regenerada mediate fotocatálisis heterogénea solar, para evaluar, en los frutos recolectados, la presencia de residuos de contaminantes y el impacto sobre la productividad y la calidad de los mismos. De acuerdo con los resultados de la evaluación de la dinámica de los insecticidas en el suelo, en nuestras condiciones experimentales, IMI y TIA se catalogaron, según los índices de lixiviación calculados (GUS y ELI), como lixiviables y potencialmente contaminantes de aguas subterráneas, mientras que CLO y PIR como no lixiviables y con bajo potencial de contaminación de aguas subterráneas. En cuanto al proceso de fotocatálisis heterogénea, una vez optimizadas las principales variables del tratamiento a escala de laboratorio, se alcanzó una eliminación eficiente de los contaminantes estudiados mediante TiO2/PS/UV-A solar. Finalmente, se descontaminó, a escala piloto, la cantidad de agua residual agrícola necesaria para llevar a cabo el riego de los cultivos de lechuga y pimiento a escala de campo; prácticamente sin residuos de los insecticidas ni sus PT. Cuando los cultivos se regaron con esta agua no se detectó ningún insecticida estudiado ni sus PT en las muestras de lechuga, pimiento y suelo; a excepción de CLO que fue detectado el en suelo del cultivo de pimiento. Sin embargo, la presencia de estos contaminantes en frutos y suelo si fue observada cuando el agua residual agrícola no fue sometida al proceso de fotocatálisis, ocasionando un riesgo potencial para la salud humana y el medio ambiente. La evaluación del impacto de la reutilización del agua regenerada mediante fotocatálisis sobre la productividad y calidad de los cultivos hortícolas (lechuga y pimiento) ha mostrado ser positiva, debido a que no se observaron apenas diferencias significativas para todos los parámetros medidos cuando se compararon con aquellos frutos regados con agua de riego. En conclusión, la fotocatálisis heterogénea solar se puede aplicar de forma sostenible contribuyendo al aprovechamiento del agua en zonas con escasez de agua y al uso de energía renovables, principalmente en zonas con alta radiación solar. Por tanto, la novedad de esta Tesis Doctoral radica en la reutilización de aguas residuales agrícolas para fines agrícolas sin riesgo humano ni medioambiental.
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    El uso de bioresiduos en la restauración de ecosistemas degradados: Estabilidad estructural, infiltración y cobertura vegetal
    (2019-04-16) Hueso González, Paloma; Martínez-Murillo, Juan Francisco; Ruíz-Sinoga, José Damián
    La transición hacia una Economía Circular en la se reduzca la generación de residuos es una necesidad real para lograr una economía más sostenible. Dentro de ella, cobra particular importancia la gestión de los bioresiduos, tanto por la cantidad que suponen como por las implicaciones ambientales de su inadecuada gestión. Este estudio evaluó los efectos de dos bioresiduos como complemento a los planes de restauración en paisajes forestales mediterráneos. Para el mismo, se utilizan dos tipos de acolchados orgánicos generados como subproductos de actividades silvícolas y agrícolas en el entorno inmediato al área de estudio: (i) bio-residuo tipo acolchado de restos de paja y; (ii) bio-residuo tipo acolchado de astillas de pino carrasco (PinushalepensisMill.). Durante los primeros 24 meses, los resultados describen un aumento de la macro-agregación y las tasas de infiltración del suelo para los suelos enmendados con bioresiduos. Ello ha permitido un mejor aprovechamiento del agua disponible en el perfil del suelo , generando aumento en las tasas de supervivencia para la vegetación. Desde un punto de vista de gestión forestal, se puede sugerir el uso de bioresiduos en los procesos de restauración de cubierta en áreas forestales mediterráneas.