Generación de ROS por biocarbón modificado por Fe en la rizosfera y su papel en la transformación de microplásticos

Área de la Ciencia:

• Ciencias del medio ambiente
• Química del suelo
• Biogeoquímica

Sus antecedentes:

• Las especies reactivas de oxígeno (ROS) son cruciales para los procesos biogeoquímicos del suelo.
• El papel del biochar (BC) y sus modificaciones en la generación de ROS de la rizosfera sigue siendo en gran medida inexplorado.
• Los microplásticos (MP), incluidos los tipos biodegradables (PBS) y convencionales (poliestireno), plantean desafíos ambientales en los suelos agrícolas.

Objetivo del estudio:

• Investigar la influencia de BC y Fe-modified biochar (FeBC) en la producción de ROS en el suelo arrozal.
• Evaluar el impacto del FeBC en la degradación de los microplásticos biodegradables y convencionales en condiciones simuladas de inundación.
• Comprender la interacción entre la dinámica de las ROS, la formación de placas de hierro, la actividad microbiana y la degradación de MP.

Principales métodos:

• Preparación de BC y FeBC a 400°C y 600°C.
• Experimentos de macetas centrados en la rizosfera que simulan las condiciones del suelo de arroz inundado con PBS y poliestireno MP.
• Cuantificación de ROS (O₂•-, H₂O₂, ^•OH) y análisis de la placa de hierro, los fenoles solubles en agua, el carbono orgánico disuelto y el SUVA₂₅₄.
• Microscopía electrónica de barrido (SEM) para el análisis de la superficie MP y el perfil de la comunidad microbiana.

Principales resultados:

• El FeBC, especialmente el FeBC preparado a 600 °C, mejoró significativamente la producción de ROS (O₂•-, H₂ O₂, ^•OH) en el suelo arado, especialmente en presencia de PBS.
• El tratamiento con FeBC aceleró la degradación de MP a través de la fragmentación oxidativa, aumentó la liberación de carbono orgánico disuelto y redujo el SUVA.
• El análisis de la comunidad microbiana reveló cambios hacia Actinobacteria y Firmicutes, correlacionados con la dinámica de ROS y las vías de degradación.

Conclusiones:

• El FeBC actúa como un nuevo catalizador para la generación de ROS en la rizosfera, influyendo en los procesos biogeoquímicos del suelo.
• La aplicación de FeBC promueve la degradación oxidativa de los microplásticos en los sistemas agrícolas.
• Los hallazgos vinculan la generación de ROS abióticos con respuestas bióticas, ofreciendo información sobre estrategias integradas de remediación de MP en suelos modificados por BC.