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En nuestro país, debido a las condiciones geológicas propias del territorio y a la actividad antropogénica gran parte de los suelos presentan altas concentraciones de arsénico. Por otra parte, la implementación de un plan de recuperación de aguas servidas, está generando grandes cantidades de biosólidos. Por lo tanto, es imprescindible realizar estudios que den cuenta de los efectos de la aplicación de estos biosólidos sobre la disponibilidad, movilidad y especiación de este metaloide, en suelos locales. En este estudio se determina el efecto de la incorporación de biosólido al suelo, sobre la movilidad y disponibilidad de las distintas formas químicas de arsénico evaluando además la influencia del potencial redox sobre ellas. Para ello se seleccionaron dos suelos agrícolas de la zona central de Chile con distinto contenido de As, uno de ellos, “Graneros”, impactado por arsénico debido a su cercanía con la fundición de cobre Caletones (VI Región) y el otro, “Aculeo”, de la Región Metropolitana, con concentraciones bajas de este metaloide. Para evaluar la influencia del biosólido sobre el arsénico en los suelos, se incorporó un biosólido proveniente de una planta de tratamiento de aguas servidas de Santiago en una razón de 15 y 100 Mg ha-1 a los suelos naturales y enriquecidos con este metaloide. El arsénico en los diferentes sustratos fue extraído secuencialmente con un método de cinco etapas que da cuenta del arsénico adsorbido no-específicamente, adsorbido específicamente, adsorbido en los óxidos e hidróxidos de Fe y Al amorfos y pobremente cristalinos, adsorbido en los óxidos e hidróxidos de Fe y Al cristalinos y residual. Encontrándose en el suelo Aculeo con o sin biosólido el predominio de la fracción residual, mientras que para el suelo Graneros en similares condiciones, el As se asoció mayoritariamente con los óxidos e hidróxidos de Fe y Al amorfos. La incorporación de biosólido incrementó el contenido de As adsorbido no-específicamente en los suelos Aculeo, Graneros y Graneros enriquecido con As. Para la detección y cuantificación de las distintas especies de arsénico, se implementó y optimizó un método analítico basado en espectrofotometría de absorción atómica acoplada a generación de hidruros (EAA-GH), realizando estudios con concentraciones variables de HCl, NaBH4 y L-cisteína (como agente pre-reductor). Se optimizó y validó un método analítico para la determinación de As(III), As orgánico y As total (As(V) se determinó por diferencia), encontrándose límites de detección que fluctuaron entre 0,11 y 0,14 mg L-1, en tanto para la repetibilidad y recuperación se encontraron valores entre 0,7 y 1,2 % y entre 98,8 y 103 %, respectivamente. Desde un punto de vista toxicológico, es fundamental conocer la forma química en que se encuentra el arsénico en las fracciones más lábiles del procedimiento de extracción secuencial y como podrían ser afectadas al aplicar biosólidos. Para tal efecto, se aplicó la metodología analítica desarrollada para la especiación química, sobre las dos primeras fracciones del procedimiento de extracción secuencial, encontrándose sobre un 91 % del arsénico presente en ambas fracciones en la forma de As(V). Por otra parte, la incorporación de una dosis de 100 Mg ha-1 de biosólido originó un incremento significativo en el contenido del arsénico orgánico. Considerando que la especiación, y por tanto la movilidad de arsénico, pueden verse afectadas por cambios en las condiciones redox de los suelos, se realizaron estudios sobre algunos suelos y sobre los mismos enmendados con biosólido a diferentes potenciales de óxido-reducción (-200, 0 y 200 mV), a pH constante. En general, se encontró que bajo condiciones reductoras la razón As(III) / As(V) incrementó, mientras que en condiciones oxidantes ésta disminuyó. De acuerdo a los resultados obtenidos, se podría establecer que la aplicación de un biosólido a suelos con escasos sitios específicos para la adsorción de arsénico, incrementa la retención de este metaloide, con la consecuente disminución de su disponibilidad, lo cual se debe al alto contenido de óxidos de hierro que aporta el biosólido al suelo. Sin embargo, es importante tomar las medidas necesarias para impedir posibles inundaciones de los suelos de manera de evitar que condiciones reductoras den lugar a la movilización de este metaloide.

La aplicación de biosólidos, ha sido utilizada como una alternativa de bajo costo para la recuperación de los suelos agrícolas degradados, por su importante contenido de macro y micronutrientes y de materia orgánica. Por otra parte, la aplicación de biosólidos en suelos agrícolas, aparece como una de las opciones más factibles para solucionar el problema de disposición de estos residuos en monorrellenos, cuyas capacidades y vida útil estarían limitadas en el tiempo. Sin embargo, su aplicación en suelos puede generar un real problema ambiental y sanitario ya que estos residuos pueden aportar patógenos y compuestos tóxicos de naturaleza orgánica e inorgánica. Respecto de estos últimos, hay que destacar a los metales pesados, ya que pueden acumularse en este medio, o bien, dependiendo de su asociación química con los distintos componentes del suelo, pueden ser lixiviados hacia el nivel freático y/o asimilados por las plantas y ser transportados a través de su consumo tanto a animales como a humanos. Por tanto es necesario conocer el efecto de la incorporación de estos residuos a suelos agrícolas, respecto de la movilidad y disponibilidad de metales traza como Cr, Cu, Ni, Pb y Zn. En este estudio se evaluó la aplicación de un biosólido en distintas dosis (0, 15, 30, 45 y 60 Mg ha-1) en cuanto a la distribución de metales traza como Cu, Cr, Ni, Pb y Zn en dos series de suelos, Linderos (LIN) y Chada (CHD), ubicadas al sur de la ciudad de Santiago, correspondientes al orden Inceptisol y Mollisol respectivamente. Se utilizó la metodología estandarizada de extracción secuencial BCR para obtener las distintas asociaciones químicas o fracciones de los metales trazas. Con el fin de determinar el efecto de la degradación de la materia orgánica en la distribución de los metales en estudio, las muestras de suelos y mezclas suelos-biosólidos fueron incubadas por sesenta días y para determinar la fracción biodisponible de los metales, en distintas muestras se realizó un cultivo de Ballica (Lolium Perenne), lo que fue relacionado con el fraccionamiento químico de los metales. Los resultados mostraron que en el biosólido, el orden en el contenido total de los metales fue: Zn > Cu > Cr > Ni> Pb. A excepción de Ni dichas concentraciones se encontraron sobre las concentraciones máximas permitidas por la norma chilena, para su aplicación a suelos agrícolas. Respecto del contenido total en los suelos, ambos presentaron un contenido similar de Cr, pero CHD mostró mayor concentración de Zn que LIN, en cambio este último presentó mayor concentración de Cu, Pb y Ni. En general en el biosólido, los metales están predominantemente asociados a óxidos o a la materia orgánica, sin embargo se debe destacar que una parte importante de Zn se encontró en la forma más lábil. Se evaluaron estadísticamente a través de un análisis multifactorial, los efectos de la dosis de biosólido y el proceso de incubación respecto de la variación de la distribución de los metales estudiados, encontrándose que la dosis de biosólido influyó más que el proceso de incubación y las diferencias encontradas sólo fueron significativas para Cu, Ni y Zn. Respecto de la determinación de la fracción biodisponible de los metales, se encontró que ésta fue mayor para Cu y Zn. La biodisponibilidad de éstos dependió del suelo ya que se encontraron concentraciones mayores de estos metales en las plantas de Ballica cultivadas en el suelo LIN. Los contenidos de los metales en las plantas de Ballica se relacionaron con las distintas fracciones en los suelos a través del ajuste de un modelo de Regresión Múltiple, encontrándose en general que la fracción soluble en ácido contribuyó positivamente en la absorción de Cu y Zn por las plantas cultivadas en suelos tratados con las distintas dosis de biosólido, en cambio para Cr y Pb la contribución de esta fracción fue significativa sólo cuando se trató el suelo con las dosis más altas de biosólido.

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La aplicación de biosólidos generados en plantas de tratamiento en suelos agrícolas es una de las opciones más factibles para solucionar el problema de su disposición en monorrellenos. Además su alto contenido de materia orgánica, macro y micronutrientes permiten la recuperación de suelos degradados. Sin embargo esto puede traer problemas ambientales, ya que la aplicación de biosólidos trae consigo el aumento en el contenido total de metales traza en el suelo y efectos asociados a la biodisponibilidad, movilidad y asociación química de éstos en el suelo. La fracción biodisponible es aquella utilizable por las plantas, y se puede determinar mediante sistemas biológicos, los cuales requieres tiempo y poseen un alto costo. De aquí nace la necesidad de crear nuevos métodos químicos y físico-químicos para determinar la biodisponibilidad en un laboratorio y obtener respuestas rápidas sobre las condiciones ambientales del sistema. La técnica de Gradiente de Difusión en Capa Fina (DGT) ha demostrado ser una herramienta promisoria para evaluar la biodisponibilidad de los metales pesados en plantas, ya que los dispositivos DGT, al igual que las raíces de las plantas, disminuyen localmente la concentración de la solución de suelo y permiten el transporte por difusión desde la solución de suelo y la fase sólida. Este estudio evaluó el efecto de la aplicación de biosólidos a distintas dosis (0, 30, 45 y 60 Mg ha-1), en cuanto al contenido total, asociaciones químicas y biodisponibilidad de Cr, Cu, Ni, Pb y Zn, en dos series de suelos agrícolas de la región Metropolitana, Chicureo (CHC) y Los Morros (MRR). Para conocer la biodisponibilidad de los elementos traza en los suelos, fueron cultivadas plantas de Ballica (Lolium perenne L.) en ambos suelos a distintas dosis de biosólido. De manera adicional, se determinó la biodisponibilidad de los metales en suelos usando la técnica DGT, los resultados de concentración efectiva, CE, se compararon con los contenidos en las plantas de Ballica y con la fracción soluble en ácido (fracción más lábil de los suelos, normalmente asociada a la biodisponibilidad) de los metales en los suelos, determinada mediante el método de extracción secuencial BCR. Los resultados mostraron que en el biosólido, el orden en el contenido total de los metales fue: Zn > Cu > Cr > Ni > Pb, todas estas concentraciones dentro de los límites establecidos por la norma chilena de tratamiento y manejo de lodos. Con respecto al contenido total de metales, ambos suelos presentaron un mayor contenido de Zn y Cu con respecto al resto de los metales, y en general se produce un aumento en el contenido de los metales en el suelo luego de la aplicación de biosólidos. Los metales se encuentran mayoritariamente en la fracción residual de los suelos, y con la aplicación de biosólidos se produce una disminución en esta fracción, y un aumento principalmente en la fracción soluble en ácido y oxidable. Los contenidos de Cu y Zn en los cultivos de Ballica presentan un aumento con la aplicación de dosis crecientes de biosólido, llegando a un nivel constante. En cambio los contenidos de Cr, Ni y Pb alcanzan una concentración máxima y luego decrecen. La comparación de los resultados de los cultivos de Ballica con CE, presentan una buena correlación para Zn y sólo en el suelo CHC para Cu y Ni, el resto de las correlaciones no mostraron resultados satisfactorios. La correlación entre los cultivos de Ballica con la fracción lábil de los suelos sólo presenta resultados satisfactorios para Cu, Ni y Zn en el suelo CHC, y Cr para ambos suelos (R > 0,85). Las correlaciones entre CE y la fracción lábil de la extracción secuencial presentaron mejores resultados, excepto en el caso de Cu en el suelo MRR. Los coeficientes de correlación fueron mayores a 0,95 en el caso del Zn, pero para Ni y Cr sólo se llegó a valores de R≈0,86.

Ingeniero Civil / Las propiedades particulares de los suelos de origen volcánico han sido sujeto de estudio por diversos investigadores, quienes han reportado sus altos valores en los límites de Atterberg y su gran potencial de retención de agua. También han dado a conocer la alta sensitividad de estos suelos y los cambios que se producen en la plasticidad cuando el material es secado. Las experiencias se realizan con dos suelos, derivados de cenizas volcánicas (Trumaos), del sur de Chile. El primero proveniente de las cercanías de Temuco y el segundo de las cercanías de Chillán. La determinación de sus propiedades índice se realiza, en una primera instancia, de forma habitual (ASTM D4318), para luego dar paso a variaciones en las condiciones de la muestra para realizar los ensayos. Las muestras son secadas hasta llegar a distintas humedades y se les procede a determinar los límites de Atterberg, observando un descenso progresivo en ellos. Esta experiencia se realiza tamizando la muestra y sin tamizar, para luego realizar una serie secando las muestras a una temperatura mucho más agresiva, observando una pérdida de plasticidad mucho más brusca. Por otra parte, dos grupos de muestras son secadas hasta llegar a masa constante para luego rehidratarlas a distintas humedades y distintos tiempos a la misma humedad, observando una nula recuperación en sus propiedades índice. Las muestras además son sometidas a ensayos edométricos, a similares esfuerzos con series de carga y descarga, variando la confección de la probeta. Las muestras son ensayadas de forma natural, secadas al aire y al horno, remoldeadas con material natural y rehidratado. Resultando en una pérdida en la estructura, reflejada en las curvas e-log(σ) y en la disminución de los valores del módulo de compresibilidad volumétrica (mv). No se muestra una gran diferencia a partir del tipo de secado, ni el tipo de remoldeo, pero si entre los anteriores y la muestra inalterada. Se incluye la superficie específica como una propiedad relevante en los suelos provenientes de ceniza volcánica chilenos. Se presenta una recopilación de las metodologías más utilizadas para la medición, donde se sugiere que la óptima es mediante la absorción de EGME (Superficie Específica Total), debido a sus características y su alcance, y la medición mediante adsorción de nitrógeno, como una medición complementaria (Superficie Específica Externa). Además, el tratamiento previo que requiere la muestra es un tema a considerar al momento de realizar la medición de la superficie específica, debido a la alta sensitividad de la arcilla alofánica frente a un proceso de secado. Es por ello que se sugiere la utilización de técnicas minuciosas que produzcan el menor daño posible a la microestructura. En este trabajo se realiza la medición de superficie específica por medio de la adsorción de nitrógeno de 12 muestras de suelos de origen volcánico del sur de Chile. Con los resultados obtenidos se buscan relaciones entre la superficie específica y los límites de Atterberg.

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La materia orgánica del suelo es un constituyente esencial del sistema edáfico (sistema suelo), ya que por su constitución y propiedades es responsable directa de la mayoría de los procesos fisicoquímicos y biológicos del suelo. El suelo es uno de los recursos más valiosos de la humanidad que debe ser conservado y protegido; constituye un cuerpo natural, esencial, tanto desde la perspectiva de la dinámica natural como del sistema de producción de alimentos. El suelo es un frágil recurso que puede ser degradado hasta la eventual pérdida de su fertilidad. Generalmente, el decrecimiento de la productividad de un suelo ha sido tratado incrementando el uso de fertilizantes químicos, sin realizar un estudio previo sobre la modificación que experimenta el suelo por efecto de su uso y manejo. En la última década se produjo a nivel mundial un aumento en la demanda de productos agropecuarios obtenidos en forma orgánica o ecológica, lo cual ha creado un mercado que actualmente está en franca expansión. Los productos orgánicos se comercializan generalmente a precios superiores a los estándares y presentan ventajas en lo referente a la conservación del medio ambiente y de los recursos naturales. Dentro de las normativas del cultivo orgánico se prohíbe el uso de fertilizantes originados por síntesis química y de la mayoría de los insecticidas, fungicidas y herbicidas. La producción orgánica se basa, entonces, en asegurar la fortaleza y sanidad del suelo, considerado éste como un complejo ecológico donde conviven una fracción mineral con otra orgánica en descomposición y otra integrada por microorganismos animales y vegetales. El presente trabajo muestra, de forma comparativa, el ciclo del carbono y el nitrógeno en suelos bajo distintas rotaciones de cultivo y adición de compost, el completo estudio de la materia orgánica, tanto sus fracciones estables como lábiles y de las formas de nitrógeno asociado a la materia orgánica así como las formas inorgánicas: nitratos y amonio, además de parámetros biológicos como respiración y biomasa. Los suelos estudiados corresponden a muestras del orden Ultisol de la lX región del país, todos ellos bajo régimen orgánico, los cuales durante tres años fueron sometidos a rotación de cultivo(Poroto, Pradera, Trigo) y cantidades crecientes de compost ( 0, 8, 20 y 30 Mg ha-1). Luego de caracterizar las muestras se encontró que los contenidos de Carbono y Nitrógeno total, se favorecen por efecto del compost en forma no proporcional a la dosis, aumentando para ambos el reservorio en el suelo. Al estudiar las fracciones orgánicas poliméricas, se encontró que aplicación de compost incrementa en cantidad la Humina. Los contenidos de C encontrados para el ácido húmico”HA” (40-50%) y ácido fúlvico”FA” (10-30%) son los habituales para estos compuestos y coinciden con datos de trabajos previos. Al establecer relaciones entre las rotaciones de cultivo y las características de la materia orgánica; se encontró una mayor actividad de deshidrogenasas en el cultivo Poroto indicando que este vegetal tiene un efecto positivo sobre la microflora del suelo estimulando su actividad. Luego de determinar el cuociente metabólico (Qco2= mg CO2/mg biomasa C) de los suelos, se encontró como era esperable, que el compost estimula la actividad Biológica de ellos. El compostaje es un método alternativo de recuperación de recursos, cuya ventaja principal radica en sus bajos costos operacionales, aspecto que estimula el reciclado y reutilización de los desechos prediales, lo que lleva a que este producto sea de fácil acceso a pequeños y medianos agricultores. La aplicación de compost en los agroecosistemas beneficia la producción de los cultivos y ayuda a mantener la calidad del suelo, mejorando su fertilidad, su agregación y su capacidad de retención de agua.

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