Trabajo de grado - Maestría
Evaluación de cuatro plantas silvestres para la fitorremediación de suelos contaminados con metales pesados (Hg, Pb Y Cd) por actividades de minería
Autor
Durante Yánez, Elvia Valeria
Institución
Resumen
La contaminación de suelos con metales pesados procedente de actividades antrópicas se ha convertido en una preocupación mundial por los impactos en la salud humana y ambiental, por lo que es necesario buscar estrategias sostenibles para remediar zonas contaminadas. El objetivo de este estudio fue evaluar cuatro plantas silvestres (Senna obtusifolia (L.) H.S. Irwin & Barneby, Sida rhombifolia L., Amaranthus spinosus L. y Clidemia sericea D. Don.) para la fitorremediación de suelos contaminados con metales pesados (Hg, Pb y Cd) por actividades de minería aurífera. El estudio se realizó durante tres meses, con suelos provenientes de una zona de minería aurífera. Se utilizó un diseño factorial 4x3, los factores fueron el tipo de especies vegetal (S. obtusifolia, S. rhombifolia., A. spinosus y C. sericea) y la concentración de metales pesados en suelo (Control, Media y Alta), cada tratamiento por triplicado para cada especie, para un total de 36 unidades experimentales. Los análisis de concentración de Hg, Pb y Cd para las muestras de suelos y plantas, se realizaron de acuerdo a los métodos de EPA 7473 (para Hg) y EPA 3051A (para Pb y Cd). Se determinaron efectos fitotóxicos en las plantas, factores de bioconcentración (FBC) y translocación (FT). Los resultados obtenidos para los tejidos difieren en orden de acumulación de los metales, siendo la raíz la que presenta mayor concentración de estos. Los valores de FBC para Hg fueron superiores a 1 en las cuatro especies evaluadas y FBC >1 para Cd en C. sericea. Para Pb, los valores de FBC y FT < 1 se presentaron en las cuatro especies, excepto para los tratamientos control (TC) de S. rhombifolia. y C. sericea. Los FBC y FT >1 se presentaron para Cd en las S. obtusifolia, S. rhombifolia y A. spinosus. Las máximas reducciones de biomasa y área foliar (superiores al 90%) se presentaron para A. spinosus. De esta manera, las especies evaluadas tienen potencial de ser utilizadas para remediar suelos mineros mediante las técnicas de fitorremediación (fitoextracción o fitoestabilización), según corresponda la especie y el metal. RESUMEN 11 ABSTRACT 12 1. INTRODUCCIÓN 13 2. OBJETIVOS 15 2.1 OBJETIVO GENERAL 15 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 15 3. ANTECEDENTES Y MARCO TEÓRICO 16 3.1 ANTECEDENTES 16 3.2 MARCO TEÓRICO 19 3.2.1 Suelos contaminados por metales pesados 19 3.2.2 Toxicidad de los metales pesados en la salud humana 20 3.2.3 Toxicidad de los metales pesados en las plantas 20 3.2.4 Fitorremediación 21 3.2.5 Acumulación y translocación de metales pesados en plantas 23 3.2.6 Plantas silvestres para fitorremediación 24 4. METODOLOGÍA 27 4.1 DETERMINAR LAS CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS (pH, M.O, S, P, Ca, Mg, K, Na, CICe, TEXTURA, CONCENTRACIÓN Y BIODISPONIBILIDAD DE Hg, Pb Y Cd) DE LOS SUELOS 27 4.1.1 Muestreo de suelos 27 4.1.2 Análisis fisicoquímico de los suelos 27 4.1.3 Análisis y control analítico de metales pesados en suelos y plantas 28 4.2 DESARROLLAR EL PROCESO DE FITORREMEDIACIÓN A NIVEL DE INVERNADERO PARA SUELOS CONTAMINADOS CON METALES PESADOS (Hg, Pb Y Cd) PROCEDENTES DE ACTIVIDADES DE MINERÍA AURÍFERA MEDIANTE EL USO DE ESPECIES SILVESTRES (S. obtusifolia, S. rhombifolia, A. spinosus Y C. sericea) 30 4.2.1 Diseño experimental 30 4.2.2 Montaje de experimento en invernadero 31 4.2.2.1 Obtención de plántulas 31 4.2.2.2 Unidades experimentales 32 4.3 DETERMINAR LOS EFECTOS FITOTÓXICOS Y FACTORES DE BIOCONCENTRACIÓN Y TRANSLOCACIÓN DE METALES PESADOS (Hg, Pb Y Cd) EN LAS ESPECIES SILVESTRES (S. obtusifolia, S. rhombifolia, A. spinosus Y C. sericea) 34 4.3.1 Seguimiento de efectos fitotóxicos 34 4.3.2 Determinación de área foliar, biomasa seca, clorofila y carotenoides 34 4.3.3 Determinación de factores de bioconcentración y translocación 35 4.3.4 Análisis estadístico 36 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 37 5.1 CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS DE LOS SUELOS 37 5.2 COMPORTAMIENTO DE LAS VARIABLES MORFOMÉTRICAS Y FISIOLÓGICAS DE LAS PLANTAS 47 5.2.1 Seguimiento de altura de la planta, diámetro del tallo, número de hojas, flores y frutos 47 5.2.2 Comparación de la duodécima medida de las variables morfométricas entre tratamientos 56 5.2.3 Área foliar, biomasa seca, clorofila y carotenoides 65 5.3 CONCENTRACIÓN DE Hg, Pb y Cd EN TEJIDOS DE LAS PLANTAS 75 5.3.1 Mercurio (Hg) 75 5.3.2 Plomo (Pb) 79 5.3.3 Cadmio (Cd) 82 5.4 FACTORES DE BIOCONCENTRACIÓN Y TRANSLOCACIÓN 85 6. CONCLUSIONES 88 7. RECOMENDACIONES 89 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 90 ANEXOS 118 La contaminación de suelos con metales pesados procedente de actividades antrópicas se ha convertido en una preocupación mundial por los impactos en la salud humana y ambiental, por lo que es necesario buscar estrategias sostenibles para remediar zonas contaminadas. El objetivo de este estudio fue evaluar cuatro plantas silvestres (Senna obtusifolia (L.) H.S. Irwin & Barneby, Sida rhombifolia L., Amaranthus spinosus L. y Clidemia sericea D. Don.) para la fitorremediación de suelos contaminados con metales pesados (Hg, Pb y Cd) por actividades de minería aurífera. El estudio se realizó durante tres meses, con suelos provenientes de una zona de minería aurífera. Se utilizó un diseño factorial 4x3, los factores fueron el tipo de especies vegetal (S. obtusifolia, S. rhombifolia., A. spinosus y C. sericea) y la concentración de metales pesados en suelo (Control, Media y Alta), cada tratamiento por triplicado para cada especie, para un total de 36 unidades experimentales. Los análisis de concentración de Hg, Pb y Cd para las muestras de suelos y plantas, se realizaron de acuerdo a los métodos de EPA 7473 (para Hg) y EPA 3051A (para Pb y Cd). Se determinaron efectos fitotóxicos en las plantas, factores de bioconcentración (FBC) y translocación (FT). Los resultados obtenidos para los tejidos difieren en orden de acumulación de los metales, siendo la raíz la que presenta mayor concentración de estos. Los valores de FBC para Hg fueron superiores a 1 en las cuatro especies evaluadas y FBC >1 para Cd en C. sericea. Para Pb, los valores de FBC y FT < 1 se presentaron en las cuatro especies, excepto para los tratamientos control (TC) de S. rhombifolia. y C. sericea. Los FBC y FT >1 se presentaron para Cd en las S. obtusifolia, S. rhombifolia y A. spinosus. Las máximas reducciones de biomasa y área foliar (superiores al 90%) se presentaron para A. spinosus. De esta manera, las especies evaluadas tienen potencial de ser utilizadas para remediar suelos mineros mediante las técnicas de fitorremediación (fitoextracción o fitoestabilización), según corresponda la especie y el metal. Maestría Magíster en Ciencias Ambientales Trabajos de Investigación y/o Extensión