Fitorremediación. Tecnica para la descontamincación de suelos y aguas residuales

Fitorremediación, técnica para la descontaminación de suelos y aguas.

Kotick

Resumen

Esta investigación se realizó originalmente en inglés, con referencias en inglés.

Palabras clave

Fitorremediación

Metales pesados

Sustentabilidad ambiental

Introducción

1.1 Marco Teorico

La contaminación del suelo y aguas residuales producido por metales pesados se ha convertido en un dilema medioambiental a nivel mundial debido a el aumento intensivo de la industrialización y las actividades agrícolas. Los metales pesados son catalogados altamente tóxicos dado que no son biodegradables (únicamente pueden cambiar su estado de oxidación), por lo que siendo altamente persistentes, en promedio pueden pasar 20 años en la naturaleza. Cincuenta y tres elementos son catalogados como metales pesados y se consideran contaminantes universales, estos a su vez pueden ser agrupados en esenciales (micronutrientes esenciales) como Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni y Zn; y no esenciales (organismos vivos altamente tóxicos) como Pb, Cd y Hg.

Los metales pesados son componentes naturales del suelo, pero dado a que las actividades humanas han ido en aumento, han aumentado su concentración; esto se puede aludir a la aplicación excesiva de agroquímicos (todos agresivos con el suelo), aguas residuales industriales, biosóplidos y estiércol, por decir algunas. En consecuencia, la acumulación de metales pesados en el suelo y agua puede provocar graves problemas de salud en animales, plantas y seres humanos.Otra fuente que favorece el aumento de metales pesados es la producción animal, la cual puede llegar a contaminar las diversas cadenas alimentarias trayendo consigo un impacto negativo en la salud de los seres vivos. Esto puede provocar como consecuencias a largo plazo, la reducción de la calidad de los cultivos y aumentar la contaminación en tierras agrícolas.

El riesgo al que se enfrenta al utilizar recursos contaminados es la fácil distribución de iones metálicos en el medio ambiente, debido a que el uso de agua de riesgo contaminada favorece la distribución de estos metales, por lo que se busca erradicar ya sean los metales pesados de aguas residuales en el suelo o el uso de aguas residuales para mejor la calidad de este.

Las formas en que los metales pesados pueden ingresar directamente en el suelo es por las actividades antropogénicas y geológicas; se considera de forma antropogénica cuando los metales pesados entran al suelo agrícola y no agrícola mediante las aguas residuales industriales y domesticas, la fundición de metales y combustibles fósiles, la fabricación de combustibles para la minería y los agroquímicos. Además de otras fuentes como la plantación de metales y la operación de acabado, lodos de depuración, plaguicidas y herbicidas a los cultivos lo que provoca la acumulación de estos productos químicos en el suelo y por consiguiente la absorción de sus componentes por parte de las plantas. Otra forma por la que los metales pesados llegan al ambiente, es la liberación de ellos a la atmósfera mediante gases y polvo producidos por el transporte y la producción de energía y materiales de construcción, los cuales una vez en la atmósfera se convierten en aerosoles y mediante la precipitación son depositados en el suelo.

La diversa aplicación de biosólidos como fertilizantes valiosos al suelo, como compostas, aguas residuales, lodos y estiércol de ganado a los suelos agrícolas beneficia a que los niveles de metales pesados se eleven debido a que los biosólidos de materiales orgánicos también aportan metales pesados al suelo como Pb, Cd, Hg y Cr; los componentes de estos biosólidos a su vez pueden filtrarse en el suelo hasta llegar a aguas subterráneas. Estos biosólidos son utilizados para la el crecimiento saludable de plantas y cultivos en suelos deficientes de nutrientes, pero al no ser suficientes proveedores de nutrientes se recurre a aplicar fertilizantes de fósforo, nitrógeno y potasio, los cuales junto con sus componentes benefician el aumento de la concentración de metales pesados.

Los pesticidas para controlar plagas usados en la agricultura y la horticultura están compuestos por una cantidad considerable de metales pesados, incluyendo elementos como cobre, sulfato y los compuestos de arseniatof de plomo.

La aplicación de aguas residuales domesticas e industriales en la agricultura es una forma de resolver el problema de riego en suelos de cultivo, estas aguas residuales contienen una baja concentración de metales pesados pero el excesivo riego de cultivos con estas aguas ha provocado la acumulación de metales pesados en el suelo, donde se pueden fijar de diferentes maneras.

Los metales pesados pueden lixiviarse, así como introducidos en el suelo pueden presentar efectos perjudiciales sobre los organismos vivos a través de procesos como bioacumulación y biomagnificación, por lo que causa una condición ambiental perjudicial. La mayoría de los metales pesados son tóxicos para microorganismos y macroorganismos por impactos directos es sus vías fisiológicas y bioquímicas y su concentración en el suelo varia de 1 a 100,00 mg/kg (Blaylock and Huang, 2000; Herawati et al.,2000; Long et al., 2002; Alloway, 2013). Normalmente la mayor concentración de metales pesados en el suelo ocurre en la capa superior, ya que los horizontes orgánicos son característicos por presentar una mayor capacidad para unir metales pesados beneficiando a su mayor concentración.a cantidad de metales pesados en el suelo actualmente puede variar de tasas hasta de 100.00mg/kg, según el tipo y la ubicación del compuesto (Alloway, 2013; Liu et al.).

Las plantas son los organismos más afectados ya que sus raíces se encuentran en la capa superior del suelo absorbiendo grandes cantidades de Pb y Cd, esto combinado con el constante riego con agua contaminada afecta de forma negativa el proceso de absorción de nutrientes esenciales (Cu, Fe, Zn y Mn), de forma que estos metales atreves de la competencia por sitios o procesos compartidos impiden la correcta absorción de los nutrientes. Las plantas intoxicadas con metales pesados en humanos causan enfermedades cancerígenas y crónicas en humanos. Los metales pesados pueden causar toxicidad en moléculas biológicas de tres formas diferentes: la primera al producir especies reactivas, la segunda al bloquear grupos funcionales y la tercera al reemplazar iones metálicos básicos.

El aumento de la tasa de producción de especies reactivas de oxigeno es el resultado mas evidente de la toxicidad de metales pesados en las plantas que les causa estrés oxidativo que conduce a un desmantelamiento de su membrana. La contaminación por metales pesados del suelo y agua posee el poder de cambiar la comunidad microbiana

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