Fallout radionuclides as indicators of soil degradation and potential loss of agricultural production in Latin American and Caribbean countries

Land degradation affects about 300 million ha of land in the Latin American and Caribbean region: 51% of this is agricultural land (180 million hectares). The ARCAL Regional Strategy Profile identifies the deficient use of agricultural soil and the resulting permanent loss of productive agricultural areas as one of the most important environmental and alimentary problems in the Latin American and Caribbean continental areas (Alimentary Security, A3, PER-ARCAL, 2007-2013). In recent times, extensive natural areas have been dramatically diminished by various human interventions. In this continental context, regional or national difficulties normally present specific characteristics and relevancies and distinct intervention needs. Indicators of the present soil conservation status are essential for an assessment of national economic impact and an evaluation of social consequences.Fil: Lohaiza, Flavia Analia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis ; ArgentinaFil: Juri Ayub, J.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis ; ArgentinaFil: Velasco, H.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis ; ArgentinaFil: Dercon, G.. International Atomic Energy Agency. Department of Nuclear Sciences and Applications. Soil and Water Management & Crop Nutrition Subprogramme; Austri

Atmospheric deposition of beryllium-7 in soil

El Berilio-7 es un radionucleido natural (Eγ = 477.6 keV; t1/2 = 53.3 d) que se origina a partir de la interacción de los rayos cósmicos con la atmósfera terrestre, e ingresa al suelo principalmente por deposición húmeda (lluvias). Es ampliamente utilizado para la estimación de la redistribución del suelo (erosión/sedimentación), ocasionada por las precipitaciones en cortos periodos de tiempo. En este trabajo se analizó el contenido de 7 Be en lluvia y en suelo, en una región semiárida de la provincia de San Luis, para el período húmedo (Noviembre a Abril). El contenido en lluvias de 7 Be varió entre (0.7 ± 0.3) Bq l-1 y (3.2 ± 0.7) Bq l-1 y la magnitud de la precipitación entre 1 mm y 57 mm. El depósito atmosférico de 7 Be mostró una alta correlación lineal con la magnitud de la precipitación. En base al contenido de 7 Be en lluvias y al régimen de precipitaciones, se estimó la densidad superficial de actividad (DSA) de 7 Be en suelo, para el período húmedo, utilizando un modelo simple de iteración. En suelo, 7 Be fue detectado en el primer centímetro del perfil; y la concentración de actividad varió entre (83 ± 17) Bq kg-1 y (168 ± 26) Bq kg-1, lo cual corresponde a un rango de DSA, entre (263 ± 53) Bq m-2 y (488 ± 98) Bq m-2. Los valores experimentales de DSA obtenidos para cada mes fueron contrastados con los valores predichos, encontrándose un buen acuerdo entre ambos. Los resultados confirman que son las precipitaciones el principal factor que determina el contenido de 7 Be en suelo, pudiendo el sitio evaluado ser utilizado como sitio de referencia a los efectos de la aplicación de la técnica de 7 Be para documentar redistribución de suelo.Beryllium-7 is a natural radionuclide (Eγ = 477.6 keV; t1/2 = 53.3 d) originating from the interaction of cosmic rays with terrestrial atmosphere, entering to soil mainly by wet deposition (rain). It is widely used in estimating the soil redistribution (erosion/sedimentation) produced by rains in short periods of time. In this work 7 Be content in rain and soil was analyzed, in a semiarid region of San Luis Province, for the wet period of the region (November to April). The 7 Be content in rain ranged between (0.7 ± 0.3) Bq l-1 and (3.2 ± 0.7) Bq l-1 while the precipitation regime between 1 mm and 57 mm. The 7 Be atmospheric deposit showed a high linear correlation with precipitation. 7 Be areal activity density (AAD) in soil was estimated from 7 Be content in rains and the precipitations regime, for the wet period, using a simple iteration model. 7 Be in soil was measured for the first centimeter of soil profile; and the mass activity density ranged between (83 ± 17) Bq kg-1 and (168 ± 26) Bq kg-1, which corresponds to a range of AAD between (263 ± 53) Bq m-2 and (488 ± 98) Bq m-2. The experimental AAD values obtained for each month were compared with predicted values, finding a good agreement. The results confirm that precipitations are the main factor in determining 7 Be soil content, thus making possible to use the studied site as a reference one in applying the 7 Be technique to document soil redistribution.Fil: Lohaiza, Flavia Analia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Juri Ayub, Jimena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Velasco, Ricardo Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Rizzotto, M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Di Gregorio, D.. Universidad Nacional de San Martín. Escuela de Ciencia y Tecnología; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Huck, H.. Universidad Nacional de San Martín. Escuela de Ciencia y Tecnología; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Valladares, D.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; Argentin

Evaluación de la redistribución de suelo utilizando el FRN Cs-137 en un sitio bajo prácticas tradicionales de labranza (arado)

La evaluación de la redistribución de suelo (erosión/sedimentación) utilizando radionucleidos ambientales (Fallout RadioNuclides, FRN) es una técnica aplicable en una gran variedad de ambientes. La misma es de bajo costo y requiere de un corto tiempo para su desarrollo. La técnica se basa en la comparación del inventario o Densidad Superficial de Actividad (DSA, Bq m-2), entre el sitio que desea investigarse (erosionado o sedimentado: Sitio en Estudio) y un Sitio de Referencia. Dentro de los FRN se reconocen 3 radionucleidos gama emisores: Be-7, Pb-210 y Cs-137, que permiten evaluar a diferentes escalas de tiempo debido a sus diferentes semividas. Con el objetivo de evaluar en la regi´on central de Argentina la perdida de suelo ocasionada por el arado como práctica agrícola se selecciono el FRN Cs-137. Dentro de un área, ubicada a 40 km de la ciudad de San Luis, se seleccionaron 2 sitios: uno sin uso y libre de prácticas de manejo, que se constituyó en el Sitio de Referencia, y otro utilizado para cultivo de maíz con arado (Sitio en Estudio). Dentro de cada uno de estos sitios se trazó una grilla rectangular (3 Transectas x 4 puntos = 12 puntos de muestreo) y en cada punto de muestreo se tomaron muestras de suelo. En el Sitio de Referencia los perfiles de suelo se tomaron hasta una profundidad de 30 cm, fraccionando el mismo en 6 capas de 5 cm de espesor; mientras que en el Sitio en Estudio se tomaron hasta una profundidad de 40 cm, fraccionando en 4 capas de 10 cm de espesor. Las muestras obtenidas fueron procesadas siguiendo metodologías estándares y analizadas por espectrometría gamma a fin de evaluar el contenido de Cs-137. El Sitio de Referencia muestra la típica distribución exponencial decreciente del inventario, característica de suelos donde el perfil no ha sido alterado por prácticas humanas. Y el inventario total (390 +- 60 Bq m-2) se encuentra dentro del orden de magnitud esperable para esa latitud, indicando también que no se ha producido perdida de Cs-137 (con suelo adherido). El Sitio en Estudio muestra un perfil de distribución homogéneo, típico de suelos arados donde las capas de suelo son mezcladas, siendo el inventario total (230 +- 110 Bq m-2) menor al registrado en el Sitio de Referencia. Estos resultados indican que la técnica de Cs-137 es aplicable en la región y que en el Sitio en Estudio se ha producido perdida de suelo, respecto de la situación inicial (Sitio Referencia), la cual puede ser atribuida a la acción del viento y la lluvia en los períodos en que el suelo permanece desnudo con posterioridad al aradoFil: Juri Ayub, Jimena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Rizzotto, M. G.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Velasco, Ricardo Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Lohaiza, Flavia Analia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Valladares, D. L.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Torres Astorga, Romina Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; Argentina99a Reunión Anual de FísicaTandilArgentinaAsociación Física Argentin

Assessment of 7Be content in precipitation in a South American semi-arid environment

There are two naturally occurring radiogenic isotopes of beryllium, 7Be and 10Be. These are produced when cosmic radiation interacts with oxygen and nitrogen in the atmosphere. After production, these radionuclides are input to ecosystems through wet and dry deposition. In recent years 7Be and 10Be have proved to be powerful tools for studying dynamic processes that occur on the surface of the earth. We measured the 7Be content in precipitation at a semiarid location in central Argentina. From November 2006 to March 2009, 68 precipitation events were collected. Measured 7Be content ranged from 0.7±0.4BqL-1 to 3.2±0.7BqL-1, with a mean of 1.7BqL-1±0.6BqL-1. Beryllium-7 content of rainfall did not show clear relationships with amount of rainfall (mm), mean intensity (mmh-1) or duration (h-1), or elapsed time between events (day). The general results indicate that for the typical range of precipitation there was no atmospheric washout and that the reload of the atmosphere is not a relevant factor, but when the amount of precipitation is very high washout may occur. On the other hand, when the 7Be content was measured during single rain events, a high content of this radionuclide was found to be associated with very low rainfall intensity (≈3mmh-1), this suggests that rain intensity could affect the 7Be content. Using all data, a good linear relationship between 7Be deposition and rain magnitude was obtained (r2=0.82, p<0.0001). Because of this, the slope of this linear regression equation may be applied as a tool for tracing environmental processes that affect the surface of the earth. We can do this by directly estimating erosion/sedimentation processes using 7Be or by estimating the input of 10Be in the environment with the aim to evaluate land degradation phenomena. © 2012 Elsevier B.V.Fil: Juri Ayub, Jimena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Lohaiza, Flavia Analia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Velasco, Ricardo Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Rizzotto, Marcos Gregorio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Di Gregorio, Daniel Edgardo. Universidad Nacional de San Martín; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigaciones y Aplicaciones no Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Constituyentes); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Huck, Hugo Alberto. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes. Gerencia de Investigación y Aplicaciones; Argentin

Annual variation of 7Be soil inventory in a semiarid region of central Argentina

Reliable information on environmental radionuclides atmospheric entrance, and their distribution along the soil profile, is a necessary condition for using these soil and sediment tracers to investigate key environmental processes. To address this need, 7Be content in rainwater and the wet deposition in a semiarid region at San Luis Province, Argentina, were studied. Following these researches, in the same region, we have assessed the 7Be content along a soil profile, during 2.5 years from September 2009 to January 2012. As expected, the specific activity values in soil samples in the wet period (NovembereApril) were higher than in the dry period (MayeOctober). During the investigated period (2009 e beginning 2012) and for all sampled points, the maximum value of the 7Be specific activity (Bq/kg was measured at the surface level. A typical decreasing exponential function of 7Be areal activity (Bq/m2) with soil mass depth (kg/m2) was found and the key distribution parameters were determined for each month. The minimum value of areal activity was 51 Bq/m2 in August, and the maximum was 438 Bq/m2 in February. The relaxation mass depth ranges from 2.9 kg/m2 in March to 1.3 kg/m2 in August. 7Be wet deposition can explain in a very significant proportion the 7Be inventory in soil. During the period of winds in the region (September and October), the 7Be content in soil was greater than the expected contribution from wet deposition, situation that is compatible with a higher relative contribution of dry deposition at this period of the year.Fil: Lohaiza, Flavia Analia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis; ArgentinaFil: Velasco, Ricardo Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis; ArgentinaFil: Juri Ayub, Jimena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis; ArgentinaFil: Rizzotto, Marcos Gregorio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis; ArgentinaFil: Di Gregorio, Daniel Edgardo. Comision Nacional de Energia Atomica. Gerencia Qui­mica. CAC; Argentina. Universidad Nacional de San Martín; ArgentinaFil: Huck, Hugo Alberto. Comision Nacional de Energia Atomica. Gerencia Quimica. CAC; Argentina. Universidad Nacional de San Martín; ArgentinaFil: Valladares, Diego Leonardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis; Argentin

Using beryllium-7 to evaluate soil erosion processes in agricultural lands in semiarid regions of Central Argentina

This work presents the results of a soil erosion study using the 7Be technique. This technique estimates the water erosion/deposition from the comparison between 7Be soil content of a reference site and an eroded or sedimented site. The soil samples were collected from an agricultural area of the semiarid region of Argentina near San Luis City, which has a marked rainfall season. The area has been used for crop cultivation, being subjected to plowing practices. The 7Be in the Reference Site was in the first centimeter of soil, showing the typical exponential decreasing of 7Be soil content with depth, with the 7Be inventories value being 340 ± 50 Bq m−2 for the dry season and 571 ± 48 Bq m−2 for the rainy season. The 7Be technique was applied to a potential eroded site subjected to traditional tillage practices (plowing). A net soil erosion value of 13.5 t ha−1 (1.35 kg m−2) was obtained. From the assumptions of the applied technique, we can draw the inference that this erosion was caused by rains produced in the month prior to the date of soil sampling.Fil: de Rosas, Juan Pablo. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Esquivel, Alexander Dario. Universidad Tecnológica de Panamá; PanamáFil: Martinez Heimann, Diego. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de San Martín; ArgentinaFil: Negri, Agustin Eduardo. Universidad Nacional de San Martín; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Lohaiza, Flavia Analia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Valladares, Diego Leonardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Zavala, Alejandro I.. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Huck, Hugo Alberto. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Escuela de Ciencia y Tecnología; ArgentinaFil: Juri Ayub, Jimena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; Argentin