| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| FATE AND TRANSPORT OF MICRO- AND NANOPLASTICS THROUGH THE VADOSE ZONE | | Autor/a | Rieckhof Rivas, Cynthia Emilia | | Departamento | Geología, Geografía y Medio Ambiente | | Director/a | Martínez Hernández, María de las Virtudes | | Codirector/a | Meffe , Raffaella | | Fecha de depósito | 20-07-2026 | | Periodo de exposición pública | 21 de julio a 1 de septiembre de 2026 | | Fecha de defensa | 06-11-2026 - Sala de Grados de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alcalá. a las 10:00 horas | | Modalidad | Presencial | | Programa | Hidrología y Gestión de los Recursos Hídricos (RD 99/2011) | | Mención internacional | No | | Resumen | El uso generalizado de plástico ha provocado la acumulación de residuos en ecosistemas terrestres, fragmentándose y generando micro- y nanoplásticos (M-NPs). Aunque los plásticos biodegradables suponen una alternativa más sostenible por su mayor degradación, también se fragmentan más rápidamente originando microplásticos biodegradables (bio-MPs) que pueden acumularse en el suelo y alcanzar ecosistemas acuáticos. Sin embargo, los mecanismos que controlan la movilidad y el destino de los M-NPs en agroecosistemas siguen sin comprenderse a fondo.
El objetivo de esta Tesis Doctoral fue investigar el destino y transporte de los M-NPs en la zona vadosa mediante experimentos de laboratorio y un estudio piloto con mesocosmos bajo condiciones ambientales realistas. Los resultados demuestran que el tamaño de partícula controla la movilidad de los M-NPs en medios porosos no saturados. Las partículas de mayor tamaño presentan mayor retención que las más pequeñas tanto en arena de cuarzo como en suelos naturales. La textura del suelo ejerce un control adicional: suelos franco-arcillosos retienen incluso las partículas más pequeñas, mientras que suelos más arenosos favorecen un transporte vertical dependiente del tamaño. El atrapamiento físico en zonas estrechas de poro y en la interfase aire-agua-suelo domina la retención de los M-NPs grandes en ambos medios, mientras que la sorción sobre la superficie del suelo controla la de los más pequeños. La modelización del transporte reactivo reproduce satisfactoriamente las curvas de ruptura mediante un modelo de sorción en equilibrio para arena de cuarzo y un modelo cinético de doble sitio para suelo franco arenoso. En ambos medios, las partículas grandes que no quedan retenidas debido al efecto de exclusión por tamaño migran por las trayectorias de flujo más rápidas. Cuando las partículas de 120 y 1000 nm coexisten, las partículas más grandes bloquean parcialmente los poros, incrementando la retención de las más pequeñas y reduciendo su posible llegada a las aguas subterráneas. El aumento de la concentración acelera la ocupación de los sitios de retención sin modificar la retención total, mientras que la densidad de carga superficial no influye en la movilidad, indicando que los procesos físicos predominan en el transporte en arena bajo condiciones no saturadas.
La extrapolación a un escenario ambientalmente relevante revela una movilidad limitada de los bio-MPs por escorrentía e infiltración. La mayoría de las partículas (57–99%) se acumulan en la superficie, mientras que la migración en profundidad resulta prácticamente nula, confirmando que los suelos agrícolas actúan como barrera natural frente al transporte vertical de bio-MPs. La intensidad de la lluvia y vegetación determinan la movilidad de los bio-MPs en el suelo. La lluvia intensa incrementa el transporte por escorrentía en suelos en barbecho, mientras que la vegetación reduce estas pérdidas al actuar como barrera física. En los suelos cultivados, la mayor presencia de bio-MPs en profundidad sugiere que el desarrollo radicular favorece su redistribución. El tamaño de partícula también condiciona el transporte de los bio-MPs, detectándose únicamente partículas menores de 1 mm en el agua infiltrada. La recuperación del 80% de los bio-MPs aplicados demuestra su persistencia en suelos agrícolas y cuestiona sus ventajas ambientales frente a los plásticos convencionales.
Esta tesis contribuye a comprender mejor los mecanismos que controlan el transporte y el destino de las partículas plásticas convencionales y biodegradables en la zona vadosa y aporta información clave para evaluar su exposición ambiental, su posible transferencia a las masas de aguas y el desarrollo de estrategias para mitigar la contaminación por plástico en entornos agrícolas. |
|
