con Metales Pesados

Prácticas Agronómicas para laRemediación de Suelos Contaminadoscon Metales PesadosIng. Agr. MSci. . Marta S. ZubillagaFacultad de AgronomíaUBA

Metales pesados• Densidad > 6 gcm 3Contaminación ambientalToxicidadEcotoxicidad

ELEMENTOS TRAZAESENCIALESActualmente la Organización n Mundial de la Saludconsidera los siguientes elementos comoesenciales para la salud humana:• zinc,• Hierro,• cobre,• cromo,• yodo,• cobalto,• molibdeno y• selenio• silicio• Manganeso• Níquel• Boro• vanadio

Funciones• B, Cu, Zn, Fe, Mn, Mo, , Znesenciales para la nutrición n deplantas• Cu, Co, Fe, As, Mn, Mo, , Zn, Cr, , F,Ni, Se, Sn y V esenciales en lanutrición n animal

Metales Pesados Tóxicos• As Arsénico• Cd Cadmio• Pb Plomo• Hg Mercurio• Tl Talio• U Uranio• No se les conoce función n específica• Originan problemas de salud cuando entran enla cadena alimenticia

Metales pesados en suelo• Derivados de los procesos demeteorización n del material parental• Provenientes de procesos decontaminación

Fuentes antropogénicas decontaminación•Fertilizantes y enmiendas•Agua de riego•Residuos animales y barroscloacales•Pesticidas y otros químicosContaminacióndel suelos•Industria, Minería, TraficoContaminación deaguas subterráneas

• El escurrimiento y lixiviación n desde sitioscontaminados conlleva a un incrementoen la concentración n de metales en lasaguas superficiales y subterráneas.• Por otra parte, altas concentraciones deelementos traza en suelos puedeconducir a suelos improductivos a causade su fitotoxicidad y puede causarbioacumulación en animales y humanos(Abdel-Sahabet al. . 1994)

BiodisponibilidadIndicador clave de riesgospotenciales que posee elcontaminante, tantoambientalmente como para la saludhumana

Existen diferencias en elcomportamiento de los diferenteselementos traza en el suelo y surol en las plantas y animales.• Cadmio y el cinc son relativamentemóviles• Plomo y el cobre presentan mayorinmovilidad en suelos(Nissen, Lepp 1997; Watson et al. . 1999)

Diversos estudios han mostrado un altogrado de retención y baja solubilidadde los metales en el suelo, afectada porparámetros del suelo tales como: pH,concentración n del metal,capacidad de intercambio anióniconicocontenido de materia orgánicamineralogía a del suelo(Martínez,Motto 2000; Kookana, Naidu 2001; Zhu 2000).

REMEDIACIÓNRemoción n de contaminantes del medioambiente - suelo, aguas subterráneas,sedimento o aguas superficiales- parala protección n general de la saludhumana y del ambiente, o de tierrasprovistas para el desarrollo de laagricultura o esparcimiento.

REMEDIACIONINMOVILIZACIÓNDE METALESFITOREMEDIACIÓN

INMOVILIZACIÓN DEMETALES• Contenido de materia orgánica del sueloes el componente mas importante para laretención de iones metálicos traza,afectando por lo tanto su absorción n por laplanta y su posterior transferencia ahumanos y animales.• Precisamente, como una alternativa dedisposición n de los residuos o también n conla intención n de remediar sitioscontaminados o incrementar la fertilidadde los suelos, diversos materialesorgánicos han sido aplicados a ellos enforma de compost o residuos.

• Diversas investigaciones aportan queincorporaciones de materiales orgánicoscompostados puede actuar movilizando alos elementos traza, siendo un factorpromotor de la absorción n de metales porlas plantas y contaminación n de las capasde agua subterráneas• Este efecto puede deberse al incremento deligandos orgánicos solubles en el suelo através s de la aplicación n de compost(Kaschlet al. . 2001)

Efecto de diferentes enmiendassobre las limitaciones de lixiviación

Concentracion de Cd en lixiviados de suelos enmendadoscon diferentes niveles de enmiendas.GWC:compostderesiduosverdesSC:compostde aguasresidualesB=bentonita,Z= ZeolitaA mayores concentraciones de compost < cc en lixiviados.La aplicación de B y Z tuvo mayor repercusión cuando seadicionó a compost de biosólidos René van Herwijnen, 2007

Cd y Zn intercambiable durante la incubacióncon diferentes enmiendasZn intercambiable6050ug g-14030201000 14 28 42Suelo sin compostSuelo + Compost 3 + CaSuelo + Catiempo de incubación654321ug g-1Cd intercambiableZubillaga et al., 200600 14 28 42

FITORREMEDIACIÓNConjunto de métodos para degradar, asimilar,metabolizar o detoxificar metales pesados, pormedio de la utilización de plantas que tengan lacapacidad fisiológica y bioquímica paraabsorber, retener degradar o transformardichas sustancias a formas menos tóxicas.

Mecanismos de la fitoremediaciónFitoestabilizaciónFitoacumulaciónFitovolatilización

Mecanismos de fitoremediaciónmediante la absorción de metales

FitoestabilizaciónLas raíces de las plantas absorben,precipitan y concentran metalespesadosLolium perenne L

Especies de plantas establecidas en laspruebas de campo con Fitoestabilizaciónde suelos contaminados con metales(Mench, 2003)Especies de PlantasAgrostis castellana, Agrostis delicatulaHolcus lanatus, Cytisus striatus,Lotus corniculatus, Poa compressa,Agrostis giganteaPoa pratensis, Phleum pratense,Festuca arundinacea, Festuca rubraAgrostis capillaris, , F. rubraSitiosJales, PortugalCopper Cliff,CanadaMaatheide-Lommel, , Belgium

FitoacumulaciónLas plantas tolerantes, absorben ytranslocan metales a parte aérea. aSeusan para reducir la movilidad de losmismos y evitar el pasaje a napassubterráneas o al aire.

Fitovolatilización:Las plantas absorben los metalespesados y los liberan a la atmósfera conla transpiraciónContaminantesntes como el Mercurio,selenio

Efecto de la Fitoestabilizacióny FitoacumulaciónParte vegetal aérea= fitoacumulaRaíz= fitoestabiliza

Ensayo con Festuca arundinacea Cátedra deFertilidad y Fertilizantes FAUBA

1086420ug g-12º Time - Total CdsueloA Bt BCControl CompostPlantCompost-Plant76543210Zubillaga et al., 2006Columnab acbEFECTO DE LAFITORREMEDIACION YLA APLICACIÓN DEENMIENDA ORGÁNICAEN LA MOVILIDAD DEMETALES PESADOSEN EL PERFIL DE UNSUELOCONTAMINADOaa a a aA Bt BCControl Compost Planta Comp-PlantaZubillaga et al., 2006Pb-DTPA2º muestreob b b

cmHEAVY METAL MOBILITY INPOLLUTED SOILS: EFFECT OFDIFFERENT TREATMENTS010203040mg0 0.25 0.5 0.75 1Zn• Para los cuatro metales analizadosy todos los tratamientos, el mismopatrón n de lixiviación, con mayormasa de metales pesados en elhorizonte A.• El horizonte Bt, , con 62.9% arcilla,presenta una barrera al pasaje demetales. Los minerales de arcillajuegan un rol en la inmovilizaciónde metales pesados a través s delefecto de complejación superficialdebido a su alta superficieespecífica50ControlPlantZubillaga et al., 2006CompostCompost+Plant• El contenido de HM del horizontecontaminado del suelo superó loslímites establecidos porregulaciones internacionales. Noobstante, las concentraciones dedichos metales en los lixiviados delos distintos horizontes mostraronque rara vez superan los límites lestablecidos en aguas paradistintos usos.

NetherlandsAcumulacion de MP ensuelos agricolas y riesgo deincrementar la lixiviacionLixiviación desdefuentes agrícolasSchipper et al.,2008La disminucion en el tiempoes debido a restricciones deuso de diversos insumos, apesar de ello la acumulacionde HM en suelossuperficiales continúa.La lixiviacion presentada estafuertemente relacionada conel escurrimientosubsuperficial afectadoespecialmente por laaplicación de estiércol, efectoredox y la retención yliberación de metales desdesedimentos

Platas utilizadas confines de remediación

Hiperacumuladoras :Thlaspi caerulescens (1865)• Más s de 400 especies del genero Thlaspi• Naturalmente endémicasde los sitiosmetalíferos:• Acumulan los metales en sus partes aéreas• > 1% de metal en la materia seca• Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn, As, Se…

Thlaspi caerulescens, Zn, Cd, PbFotos : C. Schwartz

Número de plantas hiperacumuladorasidentificadas (Fuente: Baker, 1995)MetalConcentración enlas hojas (%MS)Númerode especiesNúmerode FamiliasCadmioCobaltoCobreNíquelPlomoManganesoZinc>0.01 2>0.1 26>0.1 24>0.1 >300>0.1 5>1 8>1 181121135355

Fitoextracción = reducción del riesgoNo acumulador?Hiperacumuladorpool no fitodisponiblepools disponiblescantidad removida por fitoextracción

• Tecnología in situ,Ventajas• Solución n de tratamiento definitivo(fitoextracción)• Mantiene y aumenta la fertilidad de los suelos• Métodoextensivo (grandes surperficies)• Posible reciclaje de los metales• Aceptada socialmente• Bajos costos

Consideraciones finales• La aplicación n conjunta de Técnicas Tderemediación n pueden tener un efectosinérgico en la remediación n de suelos.• Así el incremento de la biodisponibilidadde metales acelera los tiempos y laeficiencia de la fitoremediacion

MUCHAS GRACIAS