New insights into arsenic and cadmium distribution and origin in paddy soils using electrical resistivity tomography

 

Por:

Daniel Augusto Bravo Benavides (Investigador PhD Asociado)- CI Tibaitatá

Camilo Ignacio Jaramillo Barrios (Investigador Máster Asociado)- CI Nataima

 

Objetivo y metodología de la investigación

El presente estudio tuvo como objetivos: i) Evaluar el contenido de Arsénico (As) y Cadmio (Cd) en suelos agrícolas del área de estudio determinando su concentración química y ii) predecir la distribución espacial de As y Cd a través de la técnica de tomografías de resistividad eléctrica ERT (de sus siglas en inglés: Electrical Resistivity Tomography) combinada con modelos estadísticos, análisis químicos y las posibles fuentes de contaminación. Los estudios de resistividad se realizaron a 2 m de profundidad en nueve lugares del departamento del Tolima en Colombia. En paralelo, las concentraciones químicas de As y Cd se ‘doparon’ en un procedimiento de estandarización para estimar sus valores de resistividad eléctrica. Además, se colectó información de suelos y fertilizantes para determinar la entrada de As y Cd en la zona de estudio. A nivel estadístico, los sitios de muestreo se compararon mediante análisis de varianza y se llevaron a cabo correlaciones para evaluar la relación entre: i) contenidos As/Cd y los valores de resistividad dentro de los perfiles ERT, ii) contenidos de As y Cd con la concentración de P y Zn de la aplicación de fertilizantes. De otra parte, se llevó a cabo un análisis de componentes principales (ACP) relacionando las variables pH, conductividad eléctrica, textura (arena, limo y arcilla), contenidos de As y Cd, temperatura del suelo, altitud y profundidad del suelo. Los anteriores análisis se llevaron a cabo utilizando el software estadístico R v. 3.6.3. mediante el uso de los paquetes Car, Stats, FactoMineR y factoextra; así como también el generador de sketch profesionales QtiPlot.

¿De acuerdo con los resultados, Qué impacto o beneficios tiene la investigación para el agro colombiano?

La implementación de métodos diagnósticos (en este caso la tomografía de resistividad eléctrica), se convierten en una herramienta poderosa para evaluar la distribución espacial de As y Cd en suelos arroceros agrícolas. Esta metodología mejora su potencial predictivo al incluir datos topográficos, mineralógicos y datos cristalográficos equipados con descripciones detalladas del perfil del suelo. Otros parámetros del suelo, como la (micro) biología de los suelos de arroz se tendrán en cuenta en estudios posteriores, ya que la dinámica de As y Cd también podría estar influenciado por la interacción de factores bióticos. Este estudio también destacó que el estudio de la relación entre los planes de fertilización y los aportes de As y Cd en el suelo influyen en el contenido de metales pesados ​​por presencia de As y Cd en fertilizantes. En estudios posteriores, la integración de parámetros biológicos y edafoclimáticos mejorará el enfoque ERT para analizar los flujos de As y Cd en suelos de arroz.

Para el investigador PhD Asociado Daniel Bravo, ‘el impacto de esta aproximación metodológica es muy importante para la cadena de Arroz, porque permite orientar un sistema de reconocimiento para la distribución y posibles orígenes de los dos metales estudiados en el cultivo. Esta es la primera vez que este tipo de tecnología y capacidad de análisis se incluyen dentro de los estudios ambientales para conocer más la disposición del arsénico y cadmio en los cultivos de arroz, y particularmente en el departamento del Tolima. Para generar un buen proceso de remediación (que incluye por su puesto la biorremediación), es necesario primero hacer un buen estudio diagnóstico de la distribución y los posibles orígenes de los metales pesados en cuestión; y de eso justamente se trató esta investigación’.

El artículo científico fue publicado en la revista Journal of Applied Geophysics, de la editorial Elsevier, catalogada como Q2 en Scimago y reconocida como una de las más importantes dentro de las geociencias para estudios aplicados en campos como la agricultura. La revista tiene un factor de impacto de 1.85.

 

Referencia: Chaali, N., Bravo, D., Ouazaa, S., Jaramillo-Barrios, C. I., Beltrán-Medina, J. I., Serralde-Ordoñez, D. P., & Benavides-Erazo, J. (2022). New insights into arsenic and cadmium distribution and origin in paddy soils using electrical resistivity tomography. Journal of Applied Geophysics, 202, 104638. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2022.104638