Transporte de Plaguicidas en Aguas Superficiales

El transporte de pesticidas en aguas superficiales describe cómo estos químicos se mueven a través de arroyos, ríos, estanques, lagos, embalses y redes de drenaje conectadas después de abandonar sus sitios de aplicación agrícolas o urbanas originales.

El movimiento de los pesticidas no sigue una vía simple porque cada compuesto interactúa con el agua que fluye, las partículas suspendidas, la materia orgánica disuelta, los sedimentos, la luz solar, los microorganismos y los organismos acuáticos de varias maneras diferentes.

Algunos pesticidas viajan principalmente en fase disuelta y se mueven con las corrientes de agua, mientras que otros se adhieren fuertemente al suelo, la materia orgánica, la arcilla o las partículas suspendidas y se mueven con el material transportado.

Las precipitaciones, el flujo de retorno del riego, la erosión, el drenaje, la deriva de la aspersión y las liberaciones accidentales pueden introducir pesticidas en las aguas superficiales. Su concentración, distribución y persistencia dependen entonces de las condiciones ambientales y de las propiedades químicas.

Comprender estas vías ayuda a los administradores ambientales, agricultores, operadores pesqueros, empresas de servicios de agua y reguladores a predecir riesgos de contaminación, seleccionar puntos de monitoreo y reducir el movimiento de pesticidas desde tierras tratadas hacia aguas receptoras y hábitats acuáticos sensibles.

Cómo entran los pesticidas en las aguas superficiales

Varias vías pueden llevar los pesticidas a los ríos y otras aguas receptoras. Comprensión Vías difusas de contaminación del agua. ayuda a identificar dónde la lluvia, el drenaje, la erosión y las actividades agrícolas dispersas contribuyen con los contaminantes.

La escorrentía proporciona una de las vías más importantes porque el agua que se mueve a través de una superficie tratada puede disolver residuos de pesticidas o transportar partículas de suelo contaminadas a desagües, arroyos, estanques y ríos cercanos.

Los campos agrícolas también pueden contribuir a través de La escorrentía agrícola como fuente de contaminación., especialmente donde las fuertes lluvias siguen a la aplicación de pesticidas y transportan residuos disueltos o suelo erosionado hacia las aguas superficiales conectadas.

La erosión añade otra vía. Cuando la lluvia desprende el suelo, los pesticidas adheridos a los sedimentos pueden moverse con el material erosionado. Por lo tanto, las tormentas fuertes pueden producir un transporte sustancial de contaminantes incluso cuando la solubilidad en agua de los pesticidas permanece relativamente baja.

La deriva de la pulverización también puede contribuir cuando las gotas o partículas finas viajan fuera del área de tratamiento prevista y entran directamente al agua cercana. Las buenas prácticas de aplicación reducen esta vía al controlar la exposición al clima y el uso del equipo.

Las redes de drenaje conectan campos agrícolas y áreas urbanas con aguas receptoras. El agua que sale de estos caminos puede transportar residuos de pesticidas a arroyos, embalses, humedales y estuarios más grandes, creando exposición aguas abajo más allá del sitio original.

El agua subterránea también puede contribuir a la contaminación del agua superficial cuando los pesticidas disueltos se mueven debajo de la superficie de la tierra y luego se descargan en arroyos, manantiales u otras aguas conectadas. Este camino puede continuar después de que finalice la escorrentía superficial.

Debido a que varias vías pueden operar juntas, las concentraciones de pesticidas a menudo varían mucho según el tiempo y el lugar. El monitoreo después de las lluvias, durante los cambios de flujo y cerca de los puntos de entrada probables puede mejorar la comprensión del transporte.

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Transporte de pesticidas en agua disuelta

La fase disuelta incluye moléculas de pesticidas distribuidas a través del agua misma en lugar de unidas a un sólido más grande. Estas moléculas generalmente responden a la velocidad de la corriente, la turbulencia, la mezcla y el movimiento general del agua.

1. Flujo de agua: Los pesticidas disueltos generalmente viajan con el agua en movimiento, lo que hace que la descarga y la velocidad de la corriente sean controles importantes. Un flujo más rápido puede transportar los contaminantes más lejos antes de que la degradación, la dilución u otros procesos reduzcan las concentraciones.

2. Dispersión: El agua no se mueve como un bloque perfectamente uniforme. La turbulencia y las diferencias en la velocidad de las corrientes propagan las concentraciones de pesticidas a lo largo de la columna de agua y a lo largo del canal río abajo a lo largo de la distancia.

3. Materia Orgánica Disuelta: Algunos pesticidas se asocian con carbono orgánico disuelto o material coloidal mientras permanecen móviles. Esta asociación puede alterar el transporte aparente sin provocar una sedimentación inmediata como lo harían las partículas más grandes.

4. Solubilidad: Los pesticidas altamente solubles generalmente permanecen más disponibles en el agua y pueden moverse fácilmente durante el escurrimiento. Los compuestos de baja solubilidad se dividen con mayor frecuencia en sedimentos, materia orgánica o sólidos suspendidos cercanos.

5. Intercambio químico: Las moléculas disueltas pueden adherirse a partículas suspendidas o regresar de las partículas al agua. Este intercambio continuo significa que un pesticida puede alternar entre formas móviles y menos móviles durante el transporte.

6. Cambios de concentración: La dilución, la mezcla, la degradación y los insumos adicionales cambian las concentraciones de pesticidas a medida que el agua viaja río abajo. Por lo tanto, la distancia desde el área de aplicación por sí sola no puede predecir de manera confiable la concentración en un punto de monitoreo.

Transporte de sedimentos y absorción de pesticidas

Los pesticidas ligados a partículas se comportan de manera diferente porque viajan con materia suspendida en lugar de simplemente seguir la fase de agua disuelta. La arena, el limo, la arcilla, los desechos orgánicos, las partículas fecales y los agregados finos pueden transportar sustancias químicas aguas abajo.

Los pesticidas hidrofóbicos tienen una fuerte tendencia a abandonar el agua y adherirse al carbono orgánico y otras superficies. Este comportamiento puede concentrar contaminantes en los sedimentos del fondo, particularmente donde se acumulan partículas finas y materia orgánica.

Algunos contaminantes que se acumulan en los sedimentos comparten comportamientos descritos en movimiento de contaminantes asociado a sedimentos, aunque la química de los pesticidas varía ampliamente entre compuestos individuales.

Cuando la energía de la corriente disminuye, las partículas suspendidas se depositan en zonas de depósito. Por lo tanto, los lagos, embalses, remansos, piscinas y áreas protegidas pueden recolectar sedimentos que contienen pesticidas y eliminar temporalmente esos químicos de la columna de agua que fluye.

Los sedimentos no atrapan permanentemente todos los pesticidas. Las perturbaciones físicas, las fuertes corrientes, las inundaciones, las escorrentías de tormentas, el tráfico de embarcaciones, la construcción, el dragado o los cambios en los niveles del agua pueden resuspender las partículas contaminadas y devolver los químicos asociados al agua.

La resuspensión puede extender la contaminación más allá del período de aplicación original porque los residuos de pesticidas viejos pueden moverse nuevamente después de permanecer en el sedimento durante meses o años. Por lo tanto, el sedimento funciona como sumidero y como medio de transporte.

Una evaluación confiable requiere Muestreo representativo de agua, suelo y sedimentos. para que los analistas puedan distinguir las concentraciones disueltas de los residuos asociados con el material suspendido o depositado.

La fuerza de absorción también afecta la movilidad. Los pesticidas con fuerte afinidad por la materia orgánica del suelo o las superficies minerales tienden a permanecer asociados a partículas, mientras que los compuestos con una adhesión más débil pueden moverse más fácilmente en agua disuelta.

Una vez resuspendidos, los pesticidas asociados a partículas pueden redistribuirse entre el sedimento y el agua. Algunas moléculas se disuelven, mientras que otras permanecen unidas a partículas que luego se asientan nuevamente a medida que la energía del flujo disminuye durante condiciones más tranquilas.

Flujo de agua superficial e hidrodinámica

La hidrodinámica determina la rapidez con la que se mueven el agua y los contaminantes, dónde se depositan las partículas y cuándo los residuos de pesticidas depositados regresan a la columna de agua. Varios factores físicos controlan este comportamiento en los sistemas de aguas superficiales.

1. Velocidad del flujo: El agua más rápida puede aumentar el movimiento río abajo y mantener las partículas finas en suspensión. Las condiciones más lentas fomentan la deposición, lo que permite que los pesticidas asociados a partículas se acumulen en piscinas, embalses y otras áreas de baja energía.

2. Turbulencia: El flujo turbulento aumenta la mezcla y puede alterar los sedimentos del fondo. Por lo tanto, una fuerte turbulencia promueve la redistribución entre la fase disuelta, las partículas suspendidas y el sedimento del lecho en toda la columna de agua en movimiento.

3. Intensidad de las precipitaciones: Las tormentas intensas pueden generar rápidas escorrentías y erosión, llevando residuos de pesticidas y suelo contaminado a los arroyos. El transporte impulsado por tormentas puede producir períodos cortos de concentraciones de pesticidas inusualmente altas.

4. Geometría de la corriente: El ancho, la profundidad, la pendiente, las curvas, los charcos y las obstrucciones del canal influyen en la circulación y el asentamiento. Estas características físicas pueden crear áreas alternas de transporte, almacenamiento y movimiento renovado de pesticidas aguas abajo.

5. Condiciones del yacimiento: Los embalses y lagos generalmente tienen tiempos de residencia del agua más prolongados y zonas de depósito más amplias. Las partículas suspendidas que contienen pesticidas pueden depositarse allí, mientras que la mezcla y el recambio estacional pueden redistribuir posteriormente los contaminantes.

6. Inundaciones: Las inundaciones crean condiciones excepcionales de transporte al aumentar la descarga, el esfuerzo cortante y el movimiento de sedimentos. Los residuos de pesticidas previamente depositados pueden volver a ser móviles y viajar a hábitats río abajo o a tomas de agua.

Transporte en arroyos, lagos y embalses

Los arroyos suelen transportar pesticidas a mayor distancia y más rápido que los lagos o embalses porque el agua se mueve a través de un canal definido. Sin embargo, los charcos locales, los canales laterales, la vegetación y los depósitos de sedimentos pueden retardar el movimiento.

En un río de corriente rápida, un pesticida disuelto puede viajar río abajo mientras la turbulencia lo esparce por el canal. Características de flujo y tasas de descarga. influyen en la rapidez con que cambian las concentraciones a medida que el agua se mueve.

Las concentraciones pueden disminuir debido a la dilución, degradación, sorción y mezcla adicional a lo largo de la ruta. Por lo tanto, una ubicación aguas abajo puede mostrar una concentración de pesticida diferente a la del punto de entrada original.

Los lagos y embalses crean condiciones diferentes porque el agua permanece en el sistema por más tiempo. Los pesticidas pueden sedimentarse con sedimentos suspendidos, permanecer disueltos, mezclarse verticalmente o moverse por diferentes zonas antes de salir de la cuenca.

Comprender las entradas de agua conectadas también se beneficia del conocimiento de procesos de gestión y tratamiento de aguas residuales, particularmente cuando las descargas tratadas o no tratadas agregan contaminantes a ríos, lagos o embalses.

La estratificación puede separar las aguas superficiales y las más profundas cuando se desarrollan diferencias de temperatura y densidad. Dichas capas pueden influir en dónde permanecen los pesticidas disueltos y en la rapidez con la que los contaminantes llegan a aguas más profundas o estructuras de salida.

Los remansos y las áreas de deposición poco profundas pueden contener sedimentos que contienen pesticidas durante períodos prolongados. Los cambios posteriores en la descarga, la circulación impulsada por el viento o la operación del embalse pueden perturbar estos depósitos y mover los residuos río abajo nuevamente.

Durante las tormentas, los ríos y embalses pueden recibir pulsos de pesticidas de múltiples fuentes río arriba. Estos pulsos pueden crear picos de concentración temporales que el muestreo de rutina podría pasar por alto si el monitoreo se realiza en momentos inadecuados.

La diferencia entre agua corriente y agua estancada hace que la evaluación específica del sitio sea esencial. Los administradores deben considerar las condiciones del canal, el tiempo de residencia, el comportamiento de los sedimentos, el flujo estacional y las posibles propiedades de los pesticidas al evaluar las vías de transporte.

Factores que cambian la movilidad de los pesticidas

La movilidad de un pesticida depende de las propiedades químicas y las condiciones ambientales. Estos factores determinan si un compuesto permanece disuelto, se une a partículas, se degrada rápidamente o persiste el tiempo suficiente para un transporte repetido.

1. Solubilidad en agua: La solubilidad influye fuertemente en si un pesticida permanece en el agua o se divide en sólidos. Los compuestos más solubles generalmente tienen mayor movilidad disuelta, especialmente cuando el agua fluye rápidamente a través de las superficies tratadas.

2. Afinidad de Sorción: Los pesticidas que se unen fuertemente a las partículas del suelo, al carbono orgánico o a los sedimentos generalmente se mueven cuando esos materiales se erosionan. Por tanto, su transporte depende en gran medida de los sólidos en suspensión y de la dinámica de los sedimentos.

3. Persistencia: Un pesticida que se degrada lentamente permanece disponible para el transporte por más tiempo. La persistencia aumenta la oportunidad de movimientos repetidos durante tormentas posteriores, eventos de resuspensión de sedimentos o condiciones de descarga sostenida río abajo.

4. Materia Orgánica: Los suelos y sedimentos ricos en materia orgánica pueden proporcionar superficies abundantes para la fijación de pesticidas hidrofóbicos. Por lo tanto, las zonas de depósito con material orgánico sustancial pueden retener estos compuestos por más tiempo que las áreas arenosas con bajo contenido orgánico.

5. Condiciones Ambientales: La temperatura, el pH, la luz solar, el oxígeno, la actividad microbiana y la química del agua pueden influir en la degradación de los pesticidas y la distribución de fases. En consecuencia, los cambios estacionales pueden alterar los patrones de transporte dentro de la misma masa de agua.

6. Aplicación y panorama: La tasa de aplicación, el momento, la pendiente del campo, la cubierta vegetal, la condición del suelo, el drenaje y la lluvia después del tratamiento afectan la cantidad de pesticida disponible para escorrentía o erosión en las aguas superficiales.

Redistribución y degradación de pesticidas

El transporte de pesticidas no significa que una sustancia química permanezca sin cambios durante todo su viaje. Las condiciones del agua pueden desencadenar una transformación, mientras que los organismos y los sedimentos pueden redistribuir compuestos entre varios compartimentos ambientales conectados.

La transformación química puede alterar las moléculas de pesticidas a través de reacciones que involucran la química del agua, oxidación, reducción, hidrólisis u otros procesos. Los productos resultantes pueden comportarse de manera diferente al compuesto original en aguas superficiales.

La degradación microbiana ocurre cuando los microorganismos usan o transforman compuestos pesticidas durante la actividad metabólica normal. Las condiciones más cálidas, los nutrientes adecuados, la disponibilidad de oxígeno y los hábitats favorables pueden afectar la velocidad de la degradación biológica.

La fotólisis ocurre cuando la luz solar proporciona energía que transforma las moléculas de pesticidas susceptibles. Por lo tanto, las aguas superficiales expuestas a la luz solar intensa pueden experimentar patrones de degradación diferentes a los de las aguas cercanas sombreadas, turbias o más profundas.

La absorción sigue siendo importante durante la degradación porque un pesticida adherido a un sedimento puede experimentar una exposición diferente a la luz solar y a los microbios que una molécula libremente disuelta. Por lo tanto, la partición puede cambiar la persistencia ambiental.

Las decisiones sobre el tratamiento del agua también dependen de Tecnología de tratamiento y estándares de calidad del agua., porque la eficacia de un proceso de tratamiento puede variar según la química del contaminante y su asociación física con el agua o los sólidos.

La bioacumulación y la bioconcentración pueden trasladar residuos de pesticidas del agua a organismos acuáticos, particularmente cuando los compuestos se disuelven mal en agua pero se asocian fácilmente con lípidos o tejidos biológicos durante períodos de exposición prolongados.

La ley de Henry describe la tendencia de un compuesto a dividirse entre agua y aire. En el caso de pesticidas suficientemente volátiles, esta propiedad puede influir en las pérdidas de las aguas superficiales mediante el intercambio atmosférico directo.

Tratamiento de aguas públicas Puede implicar múltiples etapas físicas y químicas, aunque la eliminación de pesticidas depende del compuesto particular, la concentración, la química del agua y el tren de tratamiento seleccionado.

Juntos, los procesos de degradación y transferencia de fase determinan cuánto tiempo los pesticidas permanecen disponibles para el transporte posterior. Un compuesto puede moverse, asentarse, disolverse nuevamente, transformarse, volatilizarse o ingresar a organismos durante su viaje ambiental.

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Monitoreo y reducción del transporte de pesticidas

El control efectivo comienza antes de que los pesticidas lleguen a las aguas superficiales. El monitoreo debe complementar la gestión preventiva identificando rutas probables, rastreando los cambios de concentración y revelando si domina el transporte disuelto o asociado a sedimentos.

1. Planifique cuidadosamente el uso de pesticidas: Siga la etiqueta del producto, aplique solo la dosis requerida y evite aplicaciones innecesarias. Reducir la cantidad disponible en la tierra reduce la cantidad que puede transportar la escorrentía.

2. Proteja las superficies del suelo: La cubierta vegetal, el acolchado, las prácticas de conservación y el control de la erosión reducen la pérdida de suelo. Mantener los sedimentos de forma segura en los campos también reduce el transporte de pesticidas unidos a partículas a las aguas cercanas.

3. Gestionar las precipitaciones y el drenaje: Evite las aplicaciones inmediatamente antes de lluvias intensas cuando sea práctico. Mantenga las estructuras de drenaje y las áreas con vegetación para que la escorrentía se ralentice, se infiltre y deposite sedimentos antes de llegar a los arroyos o estanques.

4. Proteger las reservas de agua: Mantener zonas de amortiguamiento con vegetación apropiadas junto a ríos, arroyos, desagües y estanques. Estas áreas pueden retardar el flujo terrestre, atrapar sedimentos y reducir la entrega directa de pesticidas a las aguas superficiales.

5. Monitorear el agua y los sedimentos: Recolecte muestras representativas durante las estaciones y condiciones de flujo adecuadas. Las pruebas tanto del agua como de los sedimentos pueden revelar contaminación disuelta, así como residuos persistentes asociados a partículas a lo largo del tiempo.

6. Coordinar medidas de respuesta: Los agricultores, las empresas de agua, los administradores pesqueros, las comunidades y los reguladores deben compartir información sobre aplicaciones de pesticidas, derrames inusuales, tormentas y resultados de monitoreo para mejorar la protección de las aguas receptoras.

Para más amplio medidas de prevención de la contaminación del agua, la gestión debe combinar la reducción de fuentes, el control de escorrentías, la aplicación cuidadosa de productos químicos, el monitoreo y la protección de entornos receptores sensibles.

Cuando las actividades industriales contribuyen con contaminantes, procesos de tratamiento de aguas residuales industriales puede reducir las emisiones de contaminantes antes de que los efluentes lleguen a ríos, lagos, canales de drenaje u otras aguas conectadas.

Los gerentes también pueden revisar opciones de tratamiento de aguas residuales disponibles al seleccionar controles prácticos para el agua contaminada, teniendo en cuenta las características de los contaminantes, los requisitos de descarga, los costos y la sensibilidad de las aguas receptoras.

Contaminación del agua por escorrentía agrícola proporciona un contexto agrícola adicional sobre cómo la escorrentía puede transportar pesticidas, sedimentos, nutrientes y otros contaminantes a cuerpos de agua cercanos y afectar los ambientes acuáticos.

Resumen sobre el transporte de plaguicidas en aguas superficiales: procesos clave

Preguntas frecuentes sobre el transporte de pesticidas en aguas superficiales: procesos clave

1. ¿Qué controla el transporte de pesticidas en aguas superficiales?

El transporte depende de la solubilidad, sorción, persistencia, lluvia, escorrentía, caudal de los pesticidas, movimiento de sedimentos, turbulencia, química del agua e interacciones con la materia orgánica y los organismos acuáticos.

2. ¿Los pesticidas disueltos se mueven de manera diferente a los pesticidas adheridos a sedimentos?

Sí. Los pesticidas disueltos generalmente se mueven con el agua, mientras que los pesticidas fijados en sedimentos se mueven con partículas suspendidas y pueden asentarse en áreas de deposición antes de regresar durante una perturbación posterior.

3. ¿Por qué los sedimentos pueden almacenar pesticidas durante largos períodos?

Los pesticidas hidrofóbicos a menudo se unen fuertemente a la materia orgánica y a los sedimentos finos. El material depositado puede proteger los residuos del transporte inmediato hasta que las inundaciones, la turbulencia, el dragado o la erosión los resuspendan.

4. ¿Pueden las lluvias intensas aumentar las concentraciones de pesticidas en los ríos?

Sí. Las lluvias intensas pueden generar escorrentías rápidas y erosión, provocando que pulsos de corta duración de pesticidas disueltos y adheridos a sedimentos ingresen a ríos, arroyos, estanques y embalses.

5. ¿Qué les sucede a los pesticidas después de ingresar a un lago o embalse?

Pueden permanecer disueltos, adherirse a partículas suspendidas, sedimentarse, degradarse, volatilizarse o redistribuirse mediante mezcla, circulación, cambios en los niveles del agua y condiciones físicas estacionales.

6. ¿Cómo afecta la degradación de los pesticidas al transporte?

La degradación reduce la cantidad del pesticida original disponible para el transporte, aunque los productos de transformación pueden seguir siendo ambientalmente relevantes y a veces comportarse de manera diferente que el compuesto original.

7. ¿Cómo pueden los agricultores reducir el movimiento de pesticidas al agua?

Los agricultores pueden seguir las instrucciones de la etiqueta, reducir las aplicaciones innecesarias, proteger el suelo de la erosión, mantener zonas de amortiguación con vegetación, gestionar el drenaje con cuidado y evitar aplicaciones inmediatamente antes de lluvias intensas.

8. ¿Por qué se deben monitorear tanto el agua como los sedimentos?

Las muestras de agua revelan contaminación disuelta, mientras que las muestras de sedimentos pueden identificar residuos persistentes asociados a partículas que permanecen en áreas de depósito incluso cuando las concentraciones de agua parecen comparativamente bajas.

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