Práctica. Toxicologia. Análisis de suelo

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Análisis de suelo

OBJETIVO

Determinar la calidad del suelo a partir de pruebas cualitativas.

HIPÓTESIS

Dado que se conoce el origen de la muestra de suelo, se pretende poder calcular las características físicas y químicas del suelo, y con la preparación de testigos se logrará identificar la presencia de sales en la muestra de suelo y saber que aniones y cationes permanecen en el suelo que se analiza.

INTRODUCCIÓN

Para el análisis de suelo existe un conjunto de técnicas y procedimientos que permiten determinar las propiedades físicas y químicas de un suelo. Estas pruebas son esenciales para conocer el estado y la calidad del suelo, y permiten tomar decisiones informadas sobre el manejo y la conservación de los recursos naturales (Chapman, 2015). El análisis de suelo proporciona información valiosa sobre la disponibilidad de nutrientes, la capacidad de retención de agua, la presencia de materia orgánica y microorganismos, la capacidad de intercambio catiónico, entre otros aspectos importantes para la agricultura, la silvicultura, la construcción y la gestión ambiental (FAO, s.f.). En esta tarea se describen algunas de las pruebas más comunes, sus objetivos y la información que proporcionan.

Se pueden considerar los siguientes conceptos:

• Determinación de volumen de aire en el suelo: El volumen de aire en el suelo se relaciona directamente con el volumen de agua y ambos se encuentran en los poros del suelo. Cuando el agua entra en los poros, el aire sale y cuando el agua es eliminada, ya sea por drenaje, evaporación o crecimiento de raíces, el espacio poroso se llena de aire (Paneque-Pérez, 2010).
• Determinación del porcentaje de materia orgánica: Se refiere al resultado de la descomposición y del metabolismo o funciones biológicas del microbiota (Silva, 1998).
• Determinación del porcentaje de humedad: Se refiere al porcentaje de peso del agua en relación con el peso de las partículas sólidas presentes en dicho suelo. Este parámetro también es aplicable a otros materiales y se puede medir mediante métodos gravimétricos o volumétricos para determinar la cantidad de agua presente en el material.
• Determinación de capacidad de intercambio catiónico: Indica el potencial del suelo para retener y cambiar nutrientes, lo que influye en la cantidad y frecuencia de fertilizantes que se necesitan aplicar. Los suelos con alta CIC suelen tener altos niveles de arcilla y/o materia orgánica, lo que les permite retener más nutrientes y ser más fértiles (Intagri, 2001).
• Detección microbiana del suelo: Proporciona información sobre los microorganismos presentes y su papel en la descomposición de la materia orgánica, ciclos de nutrientes y recuperación del suelo después de cambios en su composición. Los microorganismos también mantienen la fertilidad del suelo y transforman nutrientes para la absorción por las plantas.
• Capacidad de infiltración de agua en el suelo: La capacidad de infiltración determina la cantidad de agua que se puede agregar a la superficie de un suelo sin que haya escurrimiento o pérdida excesiva de agua (Delgadillo & Pérez, 2016).

Identificación de aniones y cationes.

• Cloruros: es un ion que se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza y se halla presente en los suelos salinos. La acumulación puede formar manchas blancas y es un indicador de suelos altamente salinos y tóxicos. Debido a su carga negativa, el cloruro se mueve con facilidad con el agua y no se adhiere a las partículas del suelo (ABC Geotechnical Consulting, 2021).
• Sulfatos: Los suelos salinos suelen contener sulfatos sódicos, sulfatos magnésicos y, en menor medida, sulfato potásico. Los cambios de temperatura pueden afectar la solubilidad de los sulfatos sódicos y aumentar su concentración en el suelo. El sulfato magnésico es altamente tóxico y se disuelve fácilmente en el agua. El sulfato potásico es raro en los suelos salinos y su uso incorrecto en los abonos puede ser perjudicial para las plantas (ABC Geotechnical Consulting, 2021).
• Carbonatos: La acumulación de carbonatos en el suelo puede generar horizontes cálcicos y petrocálcicos, dependiendo del nivel de cementación. La profundidad de acumulación de carbonatos está relacionada con la evapotranspiración, y las lluvias y temperaturas frías son más efectivas para mover los carbonatos que las temperaturas cálidas (Díaz-Hernández, Yepes & Marchesini, 2011).
• Sulfuros: Regula la disponibilidad de nitrógeno, mejora la eficacia de este elemento y moviliza el fósforo y el potasio para mejorar su asimilación por las plantas. Además, favorece la disponibilidad de otros micronutrientes como el calcio y el magnesio.
• Calcio: El contenido de calcio en los suelos varía según su origen y procesos de formación. El calcio cambiable es esencial para la estructura del suelo, ya que promueve la floculación de coloides y mejora la estabilidad del suelo. En suelos ricos en calcio, los ácidos húmicos se encuentran en forma de humatos de calcio debido a la adsorción específica de los coloides orgánicos.
• Sodio: Puede causar daños en el tejido vegetal, que van desde el retraso del crecimiento hasta muerte de la planta, este elemento causa problemas serios en el suelo, como cambios en la estructura y su permeabilidad.
• Potasio: Se puede clasificar de distintas maneras, presente en la solución del suelo, intercambiable, difícilmente intercambiable y formando parte de los minerales del suelo (Borges-Gómez, et al., 2005).
• Nitratos: Son una forma inorgánica de nitrógeno. Se forman a partir de la mineralización, por microorganismos, de formas orgánicas de N, por ejemplo, materia orgánica del suelo, residuos de cosecha, y abonos. La velocidad de mineralización de N depende de la cantidad de nitrógeno orgánico en el suelo, del contenido de agua, de la temperatura, pH y aireación.
• PH: Es un indicador de la concentración de iones H+ u OH- en el suelo, que refleja su nivel de acidez o alcalinidad. Su medición es crucial ya que afecta la fertilidad del suelo y afecta el crecimiento de las plantas que crecen en él (Komezusenge & Mukeshimana, 2022).

METODOLOGÍA

1. Determinación de volumen de aire en el suelo.

1. Medir 10 ml de suelo seco en una probeta de 25 ml, golpear suavemente la probeta sobre la mesa, registrar el volumen de suelo contenido (V1). Probablemente disminuya una vez que se han eliminado los espacios más grandes
2. Medir 15 ml de agua en una probeta de 50 ml (V2)
3. Sumar el volumen V1 + V2 = V3
4. Verter la tierra en la probeta que contiene el agua, esperar 1 minuto y posteriormente registrar el volumen del contenido (agua + suelo) V4
5. Calcular la cantidad de aire de la siguiente forma: Vol. Aire = V3 – V4

1. Determinación del porcentaje de materia orgánica.

1. Pesar 10g de suelo seco en una cápsula de porcelana.
2. Prender el mechero y con precaución colocar la llama directamente sobre la muestra de suelo como se indica en el esquema; permitir la calcinación durante 15 minutos, aproximadamente. En caso de que la muestra de suelo posea un alto contenido de hojarasca, el tiempo se prolongará lo suficiente hasta su total calcinación.
3. Dejar enfriar la muestra y posteriormente pesarla. Registrar la variación de la masa.
4. Calcular el porcentaje de materia orgánica (MO) con la siguiente ecuación:

% MO porcentaje de materia orgánica = (masa de suelo seco - masa de suelo calcinado) / masa de suelo seco  *100

1. Determinación del porcentaje de humedad.

*Pesar una muestra de suelo húmedo

1. Calentar hasta evaporar el agua
2. Enfriar la muestra y pesar
3. Calcular la diferencia y el % de humedad
4. Cálculos

%Humedad = (ms húmedo−ms seco) / ms húmedo X 100

ms. húmedo = muestra de suelo húmeda

ms. seco = muestra de suelo seco húmedo

1. Determinación de capacidad de intercambio catiónico.

1. Cortar las dos botellas de refresco aproximadamente por su mitad. La parte superior, puesta del revés, funcionará como un embudo. Para ello, solamente es necesario practicar algunos agujeros en el tapón y rellenar esta parte de la botella con el suelo. Para una mejor filtración de la disolución de CuSO4, puede colocarse entre la botella y el tapón una gasa de tul.  
2. La parte de debajo de la botella puede utilizarse como soporte y para la recogida de la disolución que pasa a través del suelo.
3. Una vez montado el sistema de filtración a través del suelo, solamente será necesario verter la disolución de CuSO4 0.4N y esperar el tiempo necesario para obtener, por la parte de abajo, la disolución filtrada.

1. Detección microbiana del suelo.

1. Se toman al menos 10 gramos de tierra fresca y se colocan en un bote de cierre hermético.
2. Alternativamente, puede reproducirse directamente en el tarro la secuencia de capas u horizontes que forman el suelo. En otro bote se disponen 10 ml de la disolución de sosa.
3. Se cierra el bote de conserva y se dejan transcurrir dos días. Pasado este tiempo se recoge el bote de sosa y se añaden unas gotas de cloruro bárico. La solución adquiere una turbidez blanquecina (por precipitación de carbonato de bario), proporcional a la “respiración” del suelo. Cuando este método se utiliza en laboratorios especializados, se normaliza a una temperatura y un tiempo de incubación determinados.

1. Capacidad de infiltración de agua en el suelo.

1. Cortar las dos botellas de refresco aproximadamente por su mitad. La parte superior, puesta al revés, funcionará como un embudo. Para ello, solamente es necesario practicar algunos agujeros en el tapón y rellenar esta parte de la botella con el suelo.
2. Para una mejor filtración del agua, puede colocarse entre la botella y el tapón un pedazo de gasa de tul. La parte de debajo de la botella puede utilizarse como soporte y para la recogida de la solución que pasa a través del suelo.
3. Una vez montada la columna de percolación, solamente es necesario verter el agua por arriba y esperar el tiempo necesario para recoger, por la parte de abajo, la infiltración.  
4. Durante el proceso, será necesario cronometrar el tiempo necesario para que se produzca un determinado volumen de infiltración.
5. Dado que el agua no empezará a fluir por la parte de debajo de la columna de percolación hasta que el suelo no se encuentre lo suficientemente humectado, se puede, previamente, dejar pasar agua por el suelo hasta que ésta empiece a fluir por la parte inferior y empezar a medir el volumen percolado y el tiempo a partir de dicho momento.

Identificación de aniones y cationes.

1. Extracción acuosa de la muestra de suelo

Pesa 10 g de suelo previamente seco al aire y tamízalo a través de una malla de 2mm. Introduce la muestra en un matraz y agrega 50 ml de agua destilada. Tapa el matraz y agita el contenido de 3 a 5 minutos. Filtrar el extracto, y en caso de que éste sea turbio, repite la operación utilizando el mismo filtro. Al concluir la filtración tapa el matraz.

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