Characterization of dissolved organic matter in an agricultural wastewater-irrigated soil, in semi arid Mexico

Abstract

"Most agricultural soils in semi-arid regions present a deficiency of organic matter (SOM). In order to improve this soil, wastewater is used due to its high organic carbon content. The objective of the present work was to characterize the dissolved organic matter in five residual water samples and ten soil samples from the agricultural area of the municipality of San Luis Potosí by 3D fluorescence spectroscopy. The changes in some physical and chemical properties of the soil were also analyzed. The soil samples were collected at different depths to observe the anthropogenic organic matter presence, their retention in the soil profile, their fluorescence intensity changes and their migration into the aquifer. Temperature, electrical conductivity, dissolved oxygen, oxidation- reduction potential and total dissolved solids were determined in situ. The major anions and cations: Na+, K+, Mg2+, Ca2+, PO43–, SO42–, NO3–, NO2–, were analysed in laboratory. The results show the great contribution of organic matter (>2020 mg/L) in the residual water used for irrigation, as well as, the low content of SOM. The physical and chemical results indicate that the high electrical conductivity of the water, represents a risk of salinization for soils, but not of short term sodicity. The 3D fluorescence spectra of the soil profile, shows the presence of humic and fulvic acids, aromatic proteins and products of microbial degradation. The latter observed in that depth where there is a greater percentage of clay."

"La mayoría de los suelos agrícolas en regiones semiáridas presentan una deficiencia de materia orgánica (MOS) y para compensarla se recurre al uso de agua residual por su alto contenido de carbono orgánico. El objetivo del presente trabajo fue caracterizar la materia orgánica disuelta con espectroscopía de fluorescencia 3D, en cinco muestras de agua residual y 10 de suelo de la zona agrícola del municipio de San Luis Potosí. Se analizaron los cambios de algunas propiedades físicas y químicas del suelo y del agua. Las muestras se colectaron a diferentes profundidades para observar la presencia de materia orgánica, su retención a lo largo del perfil de suelo y su migración hacia el acuífero. La temperatura, la conductividad eléctrica, el oxígeno disuelto, el potencial de oxido-reducción y los sólidos totales disueltos se determinaron in situ. En laboratorio fueron analizados los aniones y cationes mayoritarios: Na+, K+, Mg2+, Ca2+, PO4 3–,SO42–, NO3–, NO2–. Los resultados muestran el gran aporte de materia orgánica del agua residual empleada para el riego, así como, el bajo contenido de MOS. Los resultados físicos y químicos indican que la alta conductividad eléctrica del agua representa un riesgo de salinización para los suelos, pero no de sodicidad a corto plazo. Los espectros de fluorescencia 3D del perfil del suelo evidencian la presencia de ácidos húmicos, acidos fúlvicos, proteínas aromáticas y productos de degradación microbiana. Estos últimos, observados en la profundidad donde se presenta mayor contenido de arcilla."