Comportamiento enantioselectivo de los plaguicidas Metalaxil e Imazaquín en suelos agrícolas

Abstract

[EN]: Chiral pesticides have become a very important group of emerging agrochemicals widely used all over the world. These pesticides consist of one (or more) pair of enantiomers whose biological activity and behavior in soil are usually different. Even so, most of these agrochemicals are used, regulated, and analyzed as if they were achiral due to i) the scarce understanding about the factors influencing their possible enantioselective environmental behavior once applied to agricultural soils and ii) the greater complexity in separating and analyzing individual enantiomers as compared to achiral compounds. The use of chiral pesticides as a racemic mixture of their enantiomers, without considering that only one of the enantiomers may be active against the target pest, could represent serious environmental problems, since the final fate of inactive enantiomers is usually unknown and they could affect nontarget organisms. For this reason, governments in several countries have realized the need to conduct exhaustive studies of the environmental behavior of enantiomers separately. On the basis of the results obtained, the use of the biologically-active enantiomer has been recommended or imposed for some chiral pesticides. The outcomes achieved from this work are expected to improve the current knowledge about the enantioselectivity of the processes that determine the fate of two chiral pesticides, metalaxyl and imazaquin, in agricultural soils, including assessment of the influence of certain agronomic practices on such enantioselective behavior. Particular attention is paid to the effect of the addition of organic amendments to the soils and to the use of clays as sorbents of the selected pesticides. Although previous studies have addressed the use of organic amendments and clays as pesticide sorbents, research on the enantioselective sorption of chiral pesticides by these materials is scarce and their effects on the enantioselectivity of other soil transport and transformation processes have been poorly studied. An innovative proposal of this work is the design of active-enantiomer slow release formulations using clay as a support. These formulations would permit to reduce the pesticide application rate and minimize the agrochemical losses by transport processes, improving its efficacy against the target pest. The knowledge acquired in this work may be helpful to optimize the use of chiral pesticides by increasing their efficacy and reducing their environmental impact.

[ES]: Los plaguicidas quirales constituyen un grupo emergente de productos fitosanitarios cuyo uso se ha extendido por todo el mundo en las últimas décadas. Estos plaguicidas pueden existir como una o varias parejas de enantiómeros, los cuales suelen presentar un comportamiento en suelos y una actividad biológica diferente. A pesar de ello, estos agroquímicos a menudo se usan, regulan y analizan como si fueran aquirales debido, en parte, al insuficiente conocimiento de los factores que determinan su posible comportamiento enantioselectivo, así como a las dificultades técnicas asociadas a la separación y análisis de los enantiómeros. El uso de plaguicidas quirales como mezcla racémica de dos enantiómeros, sin tener en cuenta que sólo uno de ellos suele ser activo contra la plaga a combatir, supone un problema medioambiental añadido, puesto que, en muchos casos, el destino final del enantiómero considerado como inactivo es desconocido, pudiendo afectar a otros organismos presentes en el suelo. Por este motivo, los gobiernos de diversos países han puesto el foco de atención en regular el uso de los plaguicidas quirales considerando los enantiómeros por separado y, en ciertos casos, han recomendado o impuesto el uso del enantiómero activo exclusivamente. Con los resultados presentados en esta memoria se pretende profundizar en la enantioselectividad de los procesos de transporte y transformación que dos plaguicidas quirales, metalaxil e imazaquín, pueden sufrir en suelos agrícolas, así como establecer la influencia de ciertas prácticas agronómicas en dichos procesos. Entre las prácticas evaluadas destacan la adición de enmiendas orgánicas y el uso de arcillas como adsorbentes de los plaguicidas seleccionados. A pesar de que la bibliografía sobre la utilización de enmiendas orgánicas y arcillas como adsorbentes de plaguicidas es extensa, la enantioselectividad del proceso de adsorción de plaguicidas quirales en estos materiales y su efecto en la enantioselectividad de otros procesos de transporte y transformación ha sido escasamente estudiada. Una propuesta innovadora de este trabajo es la síntesis de complejos de liberación lenta del enantiómero activo soportado sobre arcilla, lo cual permitiría reducir la dosis de aplicación del plaguicida quiral a la vez que disminuir las pérdidas de agroquímico por procesos de transporte, mejorando su eficacia sobre la plaga objetivo. De este modo, los conocimientos adquiridos en esta tesis podrían contribuir a la optimización del uso de plaguicidas quirales, con el fin de aumentar su eficacia y prevenir o paliar los posibles efectos adversos ocasionados por el uso intensivo de los mismos.