potencial de una especie de sauce (salix spp.) para
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MIC 2008 ‐I‐ 16
POTENCIAL DE UNA ESPECIE DE SAUCE (Salix spp.) PARA FITORREMEDIACION DE METALES TÓXICOS EN LIXIVIADOS.
JUAN PABLO GONZALEZ GALVIS
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL
BOGOTA D.C.
2008
1
MIC 2008 ‐I‐ 16
POTENCIAL DE UNA ESPECIE DE SAUCE (Salix spp.) PARA FITORREMEDIACION DE METALES TÓXICOS EN LIXIVIADOS.
JUAN PABLO GONZALEZ GALVIS
Proyecto de Grado para optar al título de
Magister en Ingeniería Civil
Área de Ingeniería y Gestión Ambiental
Director
Manuel Salvador Rodríguez Susa PhD.
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL
BOGOTA D.C.
2008
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MIC 2008 ‐I‐ 16
AGRADECIMIENTOS
A Ingeniero Manuel Rodríguez Susa, PhD en Ingeniería y Asesor del proyecto por su
respaldo científico y humano al desarrollo del proyecto.
A Silvia Restrepo Bióloga y PhD Jurado de esta investigación por sus amables
observaciones en procura de mejorar la calidad de los resultados obtenidos.
A Ingeniero Jaime Plazas Msc. Jurado de esta investigación.
Al Centro de Investigaciones en Ingeniería Ambiental CIIA de la universidad de los
Andes, por suministrarnos todo su apoyo técnico y humano para la obtención de los
resultados empleados en esta investigación.
A SERVITUNJA S.A E.S.P por haberme permitido utilizar las instalaciones del
relleno sanitario en el montaje experimental y brindarme su apoyo técnico y humano
en los trabajos de campo.
A Ingeniero Carlos Adrian Lopera Agudelo estudiante de la Maestría en Biología
Molecular por su colaboración en los análisis de laboratorio en la parte de micorrizas.
A mis padres y hermanos quienes siempre me han apoyado incondicionalmente para
seguir adelante con mis metas profesionales.
A Dios por permitirme vencer los obstáculos y dificultades que se presentan en la
vida para poder culminar con éxito esta meta.
A todas las personas que de alguna u otra forma estuvieron allí discretamente pero no
menos importante dándome su cariño y apoyo moral a lo largo de la Maestría.
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CONTENIDO
RESUMEN ____________________________________________________ 11
INTRODUCCIÓN _______________________________________________ 12
1. OBJETIVOS _________________________________________________ 14
1.1 OBJETIVO GENERAL _______________________________________ 14
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ___________________________________ 14
2. MARCO TEORICO ___________________________________________ 15
2.1 LIXIVIADOS _______________________________________________ 15
2.1.1 Características de los lixiviados ________________________________ 15
2.1.2 Clasificación de lixiviados según el tipo de residuo ________________ 18
2.1.2.1 Provenientes de los Residuos Domésticos ______________________ 18
2.1.3 Clasificación de los lixiviados según su edad _____________________ 20
2.1.3.1 Lixiviado Joven __________________________________________ 20
2.1.3.2 Lixiviados Intermedios _____________________________________ 20
2.1.3.3 Lixiviados Estabilizados o Lixiviados Viejos ___________________ 20
2.2 FITORREMEDIACIÓN ______________________________________ 21
2.2.1 Fitoextracción _____________________________________________ 21
2.2.2 Rizofiltración _____________________________________________ 22
2.2.5 Fitovolatilización __________________________________________ 22
2.2.4 Rizodegradación ___________________________________________ 23
4
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2.2.5 Fitodegradación ____________________________________________ 23
2.2.6 Fitovolatilización ___________________________________________ 24
2.3 SELECCIÓN DE SISTEMAS DE FITORREMEDIACIÓN Y
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
24
2.3.1 Definición del problema _____________________________________ 24
2.3.2 Evaluación del sitio para el uso de la fitorremediación _____________ 25
2.3.3 Conducta preliminar, estudios y toma de decisiones _______________ 25
2.3.4 Evaluar completamente la escala del sistema de fitorremediación _____ 25
2.3.5 Logro de Objetivos _________________________________________ 26
2.4 SELECCIÓN DE PLANTAS PARA FITORREMEDIACIÓN ________ 26
2.5 FITORREMEDIACIÓN DE LIXIVIADOS _______________________ 26
3. MATERIALES Y METODOS __________________________________ 29
3.1 MATRIZ EXPERIMENTAL __________________________________ 29
3.1.1 Caracterización de Lixiviado _________________________________ 29
3.1.2 Recolección de suelo _______________________________________ 30
3.1.3 Plantas experimentales ______________________________________ 30
3.2 MONTAJE EXPERIMENTAL _________________________________ 31
3.2.1 Riego ____________________________________________________ 35
3.2.2 Trasplante ________________________________________________ 35
3.2.3 Matriz, toma de muestras y fechas _____________________________ 37
3.3 PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR EL PORCENTAJE DE
COLONIZACIÓN DE HOGOS MICORRIZA ARBUSCULAR (HMA) EN
RAICES
41
3.3.1 Tinción de Raíces ________________________________________ 41
5
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3.3.2 Evaluación del porcentaje de asociación _________________________ 41
3.3.3 Numero de Esporas de HMA por gramo de suelo __________________ 42
3.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO ____________________________________ 44
4. RESULTADOS Y DISCUSION _________________________________ 46
4.1 CARACTERIZACIÓN DE LIXIVIADO _________________________ 46
4.2 CARACTERIZACIÓN DEL SUELO ____________________________ 47
4.3 ANÁLISIS DE LA ASIMILACIÓN DE Al y Fe POR PARTE DEL
SAUCE BABYLONICA (SALIX SPP.)
51
4.3.1 Análisis por estructura ______________________________________ 53
4.3.2 Análisis por tratamiento _____________________________________ 53
4.3.3 Análisis por fecha __________________________________________ 53
4.4 ANÁLISIS DE LA ASIMILACIÓN DE MACRO NUTRIENTES (Ca,
Mg, y K) ENCONTRADOS EN SUELO Y LIXIVIADO
54
4.4.1 Análisis por estructura _______________________________________ 55
4.4.2 Análisis por tratamiento ______________________________________ 56
4.4.3 Análisis por fecha __________________________________________ 56
4.5 ANÁLISIS DE LA ASIMILACIÓN DE MICRONUTRIENTES (Cu, Zn,
Mn y Ni) ENCONTRADOS EN SUELO Y LIXIVIADO
57
4.5.1 Análisis por estructura _______________________________________ 58
4.5.2 Análisis por tratamiento ______________________________________ 58
4.5.3 Análisis por fecha __________________________________________ 59
4.6 ANÁLISIS DE LA ASIMILACIÓN DE METALES PESADOS
PRESENTES EN LIXIVIADOS
60
4.6.1 Análisis por estructura _______________________________________ 61
6
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4.6.2 Análisis por tratamiento ______________________________________ 61
4.6.3 Análisis por fecha 62
4.7 ANÁLISIS DE CORRELACIÓN DE ENTRE EL PORCENTAJE DE COLONIZACIÓN DE HONGOS MICORRIZA ARBUSCULAR (HMA) EN RAÍZ Y LA ASIMILACIÓN DE METALES COMÚNMENTE ENCONTRADOS EN SUELOS
65
4.7.1 Porcentaje de colonización en raíces de salix spp. __________________ 65
4.7.1.1 Análisis de normalidad _____________________________________ 65
4.7.1.2 Diferencias entre tratamientos _______________________________ 65
4.7.1.3 Diferencias entre bloques ___________________________________ 66
4.7.1.4 Observación ______________________________________________ 67
4.7.2 Número de esporas por gramo de suelo __________________________ 68
4.7.2.1 Análisis de normalidad _____________________________________ 68
4.7.2.2 Diferencias entre tratamientos _______________________________ 68
4.7.2.3 Observación _____________________________________________ 70
4.7.3 Análisis para Aluminio ______________________________________ 70
4.7.4 Análisis para Zinc y Manganeso _______________________________ 71
4.8 IMPLICACIONES PARA FITOEXTRACCIÓN ___________________ 72
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES _____________________ 74
ANEXO A. Las Micorrizas _______________________________________ 76
BIBLIOGRAFIA _______________________________________________ 83
7
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Composición de los lixiviados en rellenos sanitarios fase acética y metanogénica
16
Tabla 2. Otros Parámetros Importantes de los lixiviados en rellenos sanitarios en fase Acética y Metanogénica
18
Tabla 3. Concentración máxima de Contaminantes en el Lixiviado 19
Tabla 4. Caracterización de lixiviado generado en el relleno sanitario de pirgua de la ciudad de Tunja – Colombia. (Laguna de oxidación No 4)
46
Tabla 5. Composición de Suelo y Estado Nutricional 47
Tabla 6. Resultados de la prueba de ANOVA y post hoc test para Al y Fe 52
Tabla 7. Concentración media de Al y Fe en raíces, tallos y hojas de la especie de sauce bajo estudio en (mg*kg-1) para los dos tratamientos lixiviado 20% y 60%
54
Tabla 8. Resultados de la prueba de ANOVA y post hoc test para Ca, Mg y K 54
Tabla 9. Concentración media de Ca, Mg y K en raíces, tallos y hojas de la especie de sauce bajo estudio en (mg*kg-1) para los dos tratamientos lixiviado 20% y 60%
56
Tabla 10. Resultados de la prueba de ANOVA y post hoc test para Cu, Zn, Mn y Ni
57
Tabla 11. Concentración media de Cu, Zn Mn y Ni en raíces, tallos y hojas de la especie de sauce bajo estudio en (mg*kg-1) para los dos tratamientos lixiviado 20% y 60%
59
Tabla 12. Resultados de la prueba de ANOVA y post hoc test para Ba, Cr, Pb y Cd
60
Tabla 13. Concentración media de Ba, Cr, Pb y Cd en raíces, tallos y hojas de la especie de sauce bajo estudio en (mg*kg-1) para los dos tratamientos lixiviado 20% y 60%
62
Tabla 14. Porcentaje de Colonización de Hongos Micorriza Arbuscular (HMA) en raíz
63
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Representación esquemática del sistema suelo- planta para la fitorremediación de lixiviados
27
Figura 2 Matriz Experimental 29
Figura 3 Impermeabilización zona del montaje experimental 31
Figura 4 Identificación de Testigos con cinta blanca 31
Figura 5 Identificación de plantas a regar con lixiviado 20% cinta amarilla 32
Figura 6 Identificación de plantas a regar con lixiviado 60% cinta violeta 32
Figura 7 Identificación de balde para mezcla lixiviado 20% 33
Figura 8 Identificación de balde para mezcla lixiviado 60% 33
Figura 9 Dilución de lixiviado en agua lluvia para 20% 34
Figura 10 Dilución de lixiviado en agua lluvia para 60% 34
Figura 11 Retiro Bolsa Inicial 36
Figura 12 Trasplante a bolsa final (mayor volumen 36
Figura 13 Trasplante finalizado 37
Figura 14 Montaje Experimental 38
Figura 15 Separación Raíz y Tallo 39
Figura 16 Empaque y rotulado de Raíz 39
Figura 17 Empaque y rotulado de Tallo 40
Figura 18 Empaque y rotulado de Hojas 40
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Figura 19 Estructuras típicas de la colonización micorrizal, en raíces de Salix spp. Vesículas
43
Figura 20 Estructuras típicas de la colonización micorrizal, en raíces de Salix spp. Arbusculos
44
Figura 21 Laguna de Oxidación No 4 47
Figura 22 Suelo utilizado en este estudio 49
Figura 23 Comportamiento de la concentración de Al y Fe por fechas y tratamientos en el suelo
49
Figura 24 Comportamiento de la concentración de Ca, Mg y K por fechas y tratamientos en el suelo
50
Figura 25 Comportamiento de la concentración de Cu, Zn, Mn y Ni por fechas y tratamientos en el suelo
50
Figura 26 Comportamiento de la concentración de Ba, Cd, CrT y Pb por fechas y tratamientos en el suelo
51
Figura 27 Acumulación de Al y Fe en las diferentes estructuras de la planta 52
Figura 28 Acumulación de Al y Fe en las diferentes fechas 53
Figura 29 Acumulación de Ca y K en las diferentes estructuras de la planta 55
Figura 30 Acumulación de Zn y Mn en las diferentes estructuras de la planta 58
Figura 31 Acumulación de Zn y Mn por fechas 59
Figura 32 Acumulación de Ba y Cr en las diferentes estructuras de la planta 61
Figura 33 Porcentaje de colonización de HMA en raíces de salix spp. durante los tres meses de evaluación
66
Figura 34 Numero de esporas por gramo de suelo al inicio y al tercer mes 69
Figura 35 Box plot de los tratamientos, distribución de las medianas 69
Figura 36 Correlación entre el porcentaje de colonización de HMA y concentración de Al en las raíces
70
Figura 37 Correlación entre el porcentaje de colonización de HMA y concentración de Zn y Mn en las raíces 71
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RESUMEN
El potencial de la especie sauce salix spp. para fitorremediación de sitios
contaminados con metales pesados ha sido discutida en publicaciones previas. El
presente estudio analiza una especie salix spp. en la habilidad para extraer y acumular
metales pesados (Al, Ba, Cu, Zn, Cr, Fe y Mn) en diferentes sitios de la planta,
además se incluye una variable biológica como lo son los Hongos Micorrizas
Arbusculares (HMA), los cuales se encuentran en la raíz de la planta y allí derivan
una relación de simbiosis entre la planta y estos. La especie usada en este estudio fue:
Salix Babylonica. La investigación se realizo a través de un montaje al aire libre en el
relleno sanitario de pirgua de la ciudad de Tunja Boyacá en el curso el crecimiento de
la planta se desarrollo en un solo tipo de suelo, al suelo se le adicionaron dos dosis
diferentes de lixiviados mezclados con aguas lluvias en proporción de 20% y 60%. El
árbol estudiado arrojo importantes concentraciones de Al en raíz, Fe en raíz y tallo,
Zn y Mn en raíz, tallos y hojas, Ba y Cr en raíz. Se observo una correlación
importante entre la absorción de metal en raíz y el porcentaje de colonización de
(HMA) para Al, Fe, Zn y Mn.
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INTRODUCCIÓN
La principal contaminación asociada a sitios donde funcionan rellenos sanitarios es la
producida por los lixiviados, estos líquidos son generados por la descomposición
bioquímica de los residuos sólidos o como resultado de la percolación de agua a
través de estos en procesos de degradación, los cuales pueden llegar a causar,
impactos tóxicos por su alto contenido de metales pesados cuando ingresan al medio
ambiente y especialmente cuando los rellenos sanitarios llegan a su etapa de clausura;
consecuentemente con esto se busca una alternativa de disposición económica y
ambientalmente sostenible. Una opción potencial es el uso del sistema suelo – planta
utilizando arboles; esta técnica de limpieza es conocida a nivel mundial como
fitorremediación y se implementa actualmente en muchos países industrializados
como alternativa en el manejo y disposición final de lixiviados con buenos resultados.
Estudios previos han demostrado una relación directa entre la tolerancia de metales
pesados y los Hongos Micorrizas Arbusculares HMA, en este estudio se evalúa el
estado de micorrizacion en plantas de Salix tratadas con lixiviados para lo cual se
determinó a nivel de laboratorio el porcentaje de colonización de Hongos Micorrizas
Arbusculares (HMA) en raíces y el numero de esporas de hongos micorriza
arbuscular por gramo de suelo. Este experimento fue hecho al aire libre, el
crecimiento de las plantas se realizó en un tipo de suelo al cual se le aplicaron dos
concentraciones diferentes de lixiviados 20% y 60% diluido en aguas lluvias
encontrando una concentración importante de metales pesados en raíces, tallos y
hojas para cada tratamiento, además de una correlación entre el porcentaje de
colonización de micorrizas y la absorción de metales pesados en la planta; sin
embargo la implementación de este proceso a mayor escala requiere de un monitoreo
constante y la evaluación de la cantidad y calidad del lixiviado a tratar por largo
12
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tiempo para determinar un modelo de remediación que minimice los impactos
ambientales y un análisis de costos según el escenario que presente el relleno
sanitario.
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1. OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL
Analizar el potencial de fitorremediación de sauce salix spp. Babylonica para la
fitorremediación de metales pesados encontrados en los lixiviados de un relleno
sanitario como (Al, Ba, Cu, Zn, Cr, Fe y Mn) y comparar las concentraciones de raíz,
tallo y hojas con otras especies de sauce empleadas en procesos de fitorremediación
de metales tóxicos.
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Determinar el grado de dilución de lixiviados en aguas lluvias a la cual la
fitorremediación de metales tóxicos contenidos en estos puede ser exitosa.
Encontrar y comparar la concentración de metales tóxicos en cada una de las
estructuras de la planta (raíz, tallo y hojas) en un tiempo de 3 meses.
Determinar la correlación para cada metal entre absorción y porcentajes de
colonización de Hongos Micorriza Arbuscular (HMA) en raíz.
14
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2. MARCO TEORICO
2.1 LIXIVIADOS
Se entiende por lixiviado el líquido residual que es generado en la descomposición
bioquímica de los residuos o como resultado de la percolación de agua a través de los
residuos en procesos de degradación, este líquido tiende a salir, por gravedad, por la
parte inferior del relleno sanitario, hasta que una capa impermeable lo impida (O.
Leany y Tausel, 1985).
2.1.1 Características de los lixiviados
Las características de los lixiviados generados en rellenos sanitarios, dependerán de
las características de los residuos depositados y de las condiciones reinantes en él,
como temperatura, contenido de humedad, edad del relleno, capacidad del suelo para
remover contaminantes y la calidad y cantidad del agua que entra en contacto con la
masa de residuos dispuestos. Kjeldsen, et al. (2002)
Las características fisicoquímicas de los lixiviados son inherentes tanto a la calidad
de los residuos sólidos como a su grado de estabilización. Desde que los residuos
sólidos son generados y aún temporalmente dispuestos, tiene lugar la degradación
aeróbica, que es comparable con la compostación de los residuos. Kjeldsen, et al.
(2002).
Debido a la alta compresión de los residuos, el oxígeno tomado de la atmósfera no es
suficiente para compensar la demanda de oxígeno de los microorganismos, por lo que
se originan condiciones anaerobias. Esta situación, es la causa del cambio de la
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biocenosis de aerobia a anaerobia facultativa y más tarde a microorganismos
anaerobios obligados. La fase de fermentación ácida puede durar de 3 a 7 años;
dependiendo de la forma y factores ambientales que predominen. En la disposición,
los lixiviados pueden presentar concentraciones muy altas de DQO (Demanda
Química de Oxigeno) y DBO5 (Demanda Biológica de Oxigeno a los 5 días).
Durante esta fase (3 a 7 años) la relación DBO5/DQO es aproximadamente 0.6. En
este caso, alrededor del 90% de la DBO5 es causada por ácidos grasos volátiles
(AGV), lo que significa que la Biodegradabilidad del lixiviado durante este lapso de
tiempo es alta. El incremento de las bacterias metanogénicas, afecta negativa y
progresivamente la producción de AGV. Kjeldsen, et al. (2002).
Según Kjeldsen, et al. (2002) después de un período de 7 a 9 años la biocenosis
alcanza un estado estable, denominada fase metanogénica.
La contaminación orgánica del lixiviado disminuye rápidamente lo que da como
resultado que la DBO5 presente valores más bajos que 500 mg/l y la relación
DBO/DQO se acerque a 0,1 y aún más bajos. Kjeldsen, et al. (2002).
Contrario a la disminución de la contaminación orgánica del lixiviado, las
concentraciones de amonio aumentan rápidamente, alcanzando concentraciones de
500 - 1500 mg/l NH4 en un período de 3 a 8 años y permaneciendo así por lo menos
50 años o más. Kjeldsen, et al. (2002).
La composición de los lixiviados en sus fases acética y metanogénica se describen a
continuación
Tabla 1. Composición de los lixiviados en rellenos sanitarios fases Acética y
Metanogénica.
PARAMETRO VALOR PROMEDIO RANGO
FASE ACIDOGENICA
pH 6.10 4.5-7.5
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PARAMETRO VALOR PROMEDIO RANGO
DBO5 mg/L 13000.00 4000-4000
DQO mg/L 22000 6000-6000
DBO5/DQO 0.58 -
SO4 mg/L 500.00 70-1750
CA mg/L 1200.00 10-250
Mg mg/L 470.00 P
Fe mg/L 780.00 20-210
Mn mg/L 25.00 0.3-65
Zn mg/L 5.00 0.1 - 120
FASE METANOGENICA
pH 8.00 7.5-9.0
DBO5 (mg/L) 180.00 20-550
DQO (mg/L) 3000.00 500-4500
DBO5/DQO 0.06 -
SO4 (mg/L) 80.00 10-420
CA (mg/L) 60.00 20-600
Mg (mg/L) 180.00 40-350
Fe (mg/L) 15.00 3-280
Mn (mg/L) 0.70 0.03-45
Zn (mg/L) 0.60 .003-4
CUANDO NO SE OBSERVAN DIFERENCIAS ENTRE LAS DOS FASES
Cl (mg/L) 2100.00 100-500
Fuente: Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial. 2002. Guía ambiental para rellenos sanitarios.
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Tabla 2. Otros Parámetros Importantes de los lixiviados en rellenos sanitarios en fase Acética y Metanogénica.
PARAMETRO VALOR PROMEDIO RANGO
Na (mg/L) 1350.00 50-4000
K (mg/L) 1100.00 10-250
Alcalinidad (Mg CaCO3/L) 6700.00 300-11500
NH4 (mg N/L) 750.00 30-3000
N Org. (mg N/L) 600.00 10-4250
Total N (mgN/L) 3.00 0.1-50
NO2 (mgN/L) .0.50 0-25
P Total (mg N/L) 6.0 0.1-30
As (µg/l) 360.00 5-1600
Cd (µg/l) 6.0 0.5-140
Fuente: Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial. 2002. Guía ambiental para rellenos sanitarios, p. 58.
2.1.2 Clasificación de lixiviados según el tipo de residuo.
2.1.2.1 Provenientes de los Residuos Domésticos.
Son aquellos que provienen de los desechos urbanos domésticos de los cuales su
contenido es de origen orgánico esencialmente representado por los coliformes,
estreptococos fecales y materiales en suspensión.
Estos compuestos tienen una acción sobre la calidad del agua, en la modificación de
las propiedades bacteriológicas, coaccionando fenómenos de óxido reducción como
la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) y demanda química de oxígeno, es la
razón por la cual los efluentes son analizados permanentemente con el fin de adaptar
18
MIC 2008 ‐I‐ 16
el proceso de tratamiento según las variaciones de la composición de los lixiviados,
los cuales se relacionan a continuación.
Tabla 3 Concentración máxima de Contaminantes en el Lixiviado.
RARAMERTROS NIVEL MAXIMO PERMISIBLE EN (mg/l)
pH 5.5 – 8.5
Hidrocarburos < 5.0
DQO < 150
DBO5 < 30
Acido nítrico (NH4 +) < 10
Materiales en Suspensión < 35
Fenoles < 0.1
Metales pesados Totales < 15
Cromo < 5.0
Cadmio < 1.0
Plomo < 5.0
Cianuro Libre < 0.1
Mercurio < 0.2
As < 5.0
Fuente. Norma Francesa NFX: 31210 y RAS 2000 Titulo F.
19
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2.1.3 Clasificación de los lixiviados según su edad.
2.1.3.1 Lixiviado Joven:
Se caracteriza por la elevada carga de materia orgánica y tiene las siguientes características:
DQO > 5.0 g/l.
DBO5 / DQO > 0.3 Biodegradabilidad promedio.
pH = 6.6
Carga orgánica entre un 79 – 90%
2.1.3.2 Lixiviados Intermedios.
Su composición se sitúa entre el lixiviado joven y el estabilizado.
DBO5 / DQO entre 0.1 a 0.3
pH entre 6.5 a 7.5
La composición en metales no genera concentraciones excesivas.
2.1.3.3 Lixiviados Estabilizados o Lixiviados Viejos.
DBO5 / DQO < 0.1 Biodegradabilidad muy débil.
PH > 7.5
Ausencia de ácidos carboxílicos.
Según Kjeldsen, et al. (2002) , las características de los lixiviados generados en
rellenos sanitarios, dependerán de las características de los residuos depositados y de
las condiciones reinantes en él, como temperatura, contenido de humedad, edad del
relleno, capacidad del suelo para remover contaminantes y la calidad y cantidad del
agua que entra en contacto con la masa de residuos dispuestos.
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MIC 2008 ‐I‐ 16
2.2 FITORREMEDIACIÓN
La Fitorremediación es definida como el uso de plantas para remover contaminantes
del ambiente (Cunningham et al, 1995; Salt et al, 1998). Contaminantes inorgánicos,
así como elementos trazas de plantas ejemplo Cr, Cu, Fe, Mn, Ni y Zn y elementos no
esenciales como Cd, Co y Pb, han tenido muestra de dificultad para ser removidos en
suelos contaminados ya que estos no han podido ser degradados (Pilon y Smits,
2005). Otros contaminantes como BTEX, TNT, HPA, dioxano, pesticidas,
disolventes clorados y agroquímicos como nitrato, amoniaco y fosfato y elementos
radioactivos han sido tratados con procesos de fitorremediación (Álvarez,
2006).Todavía, algunas plantas pueden ser mostradas para asumir y secuestrar
metales pesados en raíces y/o brotes y por lo tanto, a contribuir significativamente a
la remoción de contaminantes del ambiente debido a mecanismos de fitoextracción.
Estos mecanismos ocurren a pesar de importantes cambios de crecimiento,
incluyendo toxicidad, cambios de pH en el suelo y desbalance de minerales.
A lo largo del tiempo se han descubierto seis sub grupos principales de
fitorremediación para la depuración de contaminantes presentes en aguas y suelos,
estos se describen a continuación:
2.2.1 Fitoextracción:
La fitoextracción es la captación de contaminantes por las raíces de la planta y
translocación dentro de la planta. Contaminantes son generalmente removidos por la
cosecha de la planta. La fitoextracción es primariamente usada en tratamiento de
suelos, sedimentos y lodos, esta puede ser extendida o usada en menor proporción en
tratamiento de aguas contaminadas. (Environmetal Protection Agency [EPA], 2000).
Los principales contaminantes tratados con fitoextracción incluyen metales pesados
como Ag, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Zn.
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2.2.2 Rizofiltración:
La rizofiltración es la adsorción o precipitación en las raíces de la planta, o absorción
dentro de las raíces, este contaminante está en solución en la zona circundante a las
raíces, debido a procesos bióticos o abióticos. Procesos en la planta como
concentración y translocación podrían ocurrir dependiendo del contaminante.
Exudaciones por las raíces de las plantas pueden causar precipitación de algunos
metales. Primeramente la Rizofiltración resulta en una contención de contaminantes,
en el cual los contaminantes son inmovilizados o acumulados dentro de la planta.
Estos contaminantes son removidos por remoción física de la planta. Extractos de
suelos pantanosos, superficies de agua y aguas residuales pueden ser tratadas usando
esta tecnología. La rizofiltración es generalmente aplicable a bajas concentraciones,
condiciones de altos contenidos de agua. Esta tecnología no puede trabajar bien con
suelo, sedimentos o lodos por que el contaminante necesita estar en solución en orden
para ser absorbido por el sistema planta. (EPA, 2000)
2.2.3 Fitoestabilización:
La Fitoestabilización es definida como la inmovilización de un contaminante, en el
suelo a través de la absorción y acumulación por las raíces, adsorción a las raíces o
precipitación dentro de la zona de las raíces de la planta y el uso de plantas y raíces
de plantas para prevenir la migración de contaminantes a través del viento y erosión
por agua, lixiviación y dispersión de suelo (EPA, 2000).
La Fitoestabilización ocurre a través de las raíces en la zona microbiológica y
química, y/o la alteración del ambiente del suelo o contaminante químico, el pH del
suelo puede ser cambiado por la planta por la exudación de las raíces o por la
producción de CO2. (EPA, 2000).
La Fitoestabilización puede cambiar la solubilidad del metal y movilidad o los
impactos de disociación de los compuestos orgánicos, la planta puede afectar el
22
MIC 2008 ‐I‐ 16
ambiente del suelo convirtiendo metales de un estado soluble a un estado insoluble
por su estado de oxidación. Salt, et. al. (1995). La Fitoestabilización puede ocurrir
bajo adsorción, precipitación o reducción de valencia del metal (EPA, 1997). Las
plantas pueden ser usadas también para reducir la erosión de suelos contaminados con
metales. La fitoestabilización es usada en tratamiento de suelos, sedimentos y lodos.
2.2.4 Rizodegradación:
La Rizodegradación es la ruptura de un contaminante orgánico en el suelo a través de
actividad microbial, esta actividad es enriquecida por la presencia de
microorganismos en la zona de las raíces. La rizodegradación es además conocida
como degradación asistida de las plantas, biorremediación de las plantas, planta-
ayudada a la biodegración en el sitio y enriquecida por la degradación de la rizósfera.
(EPA, 2000).
La biodegradación en las zonas de las raíces es el mecanismo para implementación de
rizodegradación. Los exudados de raíces son compuestos producidos por plantas y
liberados por las rices de las plantas, estos incluyen azucares, aminoácidos, ácidos
orgánicos, ácidos grasos, nucleótidos, encimas y otros compuestos (Shrimp et. al.
1993, Schnoor et. al.1995). La populación y actividad microbial en la rizosfera puede
ser incrementada debido a la presencia de estos exudados y pueden resultar en el
incremento de la biodegración de compuestos orgánicos en el suelo. Adicionalmente,
la rizosfera aumenta sustancialmente el área superficial donde la degradación de la
actividad microbial puede ser simulada.
2.2.5 Fitodegración:
La Fitodegración, (también conocida como fitotransformación) es el rompimiento de
contaminantes a través de los procesos metabólicos de las plantas dentro de la planta
o el rompimiento de contaminantes externos a la planta a través de efectos de
compuestos (como las enzimas) producidas por las plantas, adicionalmente la
23
MIC 2008 ‐I‐ 16
degradación puede ocurrir fuera de la planta debido a la liberación de compuestos los
cuales causan transformación. Ninguna degradación causada por microorganismos
asociada con o afectada por las raíces de la planta es considerada rizodegradación. La
fitodegradación es usada en tratamiento de suelos, sedimentos, lodos, suelos
pantanosos. Superficies acuáticas pueden también ser remediadas usando
fitodegradación. (EPA, 2000).
2.2.6 Fitovolatilización:
Es el paso y transpiración de un contaminante por la planta, con asocio del
contaminante o una modificación del contaminante a la atmosfera debido al paso del
contaminante al metabolismo de la planta, y transpiración de la planta. La
fitodegradación está relacionada a procesos de fitorremediación esta puede ocurrir en
una línea con la fitovolatilización. La fitovolatilización puede ser aplicada a suelos
pantanosos, pero esta puede ser aplicada también a suelos, sedimentos y lodos. (EPA,
2000).
2.3 SELECCIÓN DE SISTEMAS DE FITORREMEDIACIÓN Y
CONSIDERACIONES DE DISEÑO.
La Agencia para la Protección de Medioambiente de los Estados Unidos EPA
recomienda tener en cuenta los siguientes pasos para la selección adecuada de el
sistema de fitorremediación a emplear en la recuperación, degradación de un
contaminante contenido en un elemento sea suelo, agua, lodo o sedimento. (EPA,
2000).
2.3.1 Definición del problema.
- Localización y caracterización del suelo.
- Identificación del problema, medio y contaminante.
- Identificación de los elementos regulatorios.
24
MIC 2008 ‐I‐ 16
- Identificación de los objetivos de la remediación.
- Establecimiento de los criterios para la definición de los sucesos de los
sistemas de fitorremediación.
2.3.2 Evaluación del sitio para el uso de la fitorremediación.
- Realizar la fitorremediación – orientada a la caracterización del sitio.
- Identificar la tecnología de fitorremediación, direccionando está a medio,
contaminante y objetivo.
- Repasar el conocimiento acerca de la información como identificación de la
tecnología de fitorremediación.
- Identificación del potencial de las plantas.
2.3.3 Conducta preliminar, estudios y toma de decisiones.
- Conducir la proyección de estudios.
- Llevar a cabo la optimización de estudios.
- Conducir los procedimientos de campo.
- Revisar la selección de la tecnología de fitorremediación sí es necesario.
- Revisar la selección de las plantas, sí es necesario.
2.3.4 Evaluar completamente la escala del sistema de fitorremediación.
- Diseño del sistema.
- Construcción del sistema.
- Mantenimiento y operación del sistema.
- Evaluación y modificación del sistema.
- Evaluación Permanente.
25
MIC 2008 ‐I‐ 16
2.3.5 Logro de Objetivos.
- Llevar a cabo una medida cuantitativa.
- Conocer el criterio para el éxito.
2.4 SELECCIÓN DE PLANTAS PARA FITORREMEDIACIÓN.
El objetivo de el proceso de selección de plantas es el de escoger una especie de
planta con las características apropiadas para crecer bajo las condiciones del sitio
encontrando los objetivos de la fitorremediación. Hay varios puntos para la selección
de las plantas. (EPA, 2000).
a. Plantas que hayan sido mostradas efectivas o mostradas promisorias para
fitorremediación, estas han sido discutidas en el manual de la EPA, estas
pueden ser fundadas en publicaciones de investigaciones sobre
fitorremediación o estas pueden ser enumeradas por especialistas en
fitorremediación.
b. Nativa, Cultivo, foránea u otros tipos de plantas pueden crecer bajo
condiciones regionales.
c. Las plantas pueden ser también propuestas basadas en el crecimiento de estas
plantas de un sitio, extrapolaciones para investigaciones de fitorremediación,
u otros sitios específicos conocidos, la eficacia de esas plantas para
fitorremediación pueden necesitar ser confirmadas a través del laboratorio,
invernaderos, estudios de campo o a través de proyecciones.
2.5 FITORREMEDIACIÓN DE LIXIVIADOS
Como muchos rellenos sanitarios son localizados en áreas rurales, de agricultura y
áreas de bosques, el rocío y poco a poco la irrigación en un tratamiento o tratamiento
parcial dentro de la vegetación del terreno ha sido considerado como una opción
potencial de remediación (Haarstad y Maehlum, 1999).
26
MIC 2008 ‐I‐ 16
La irrigación de lixiviados a suelos puede proveer una oportunidad para cerrar el
ciclo de los nutrientes y simultáneamente producir un efluente de una adecuada
calidad para la descarga (Qasim y Chiang, 1994). El sistema de fitorremediación
utiliza el potencial de la naturaleza o activa la administración del sistema suelo –
planta a decodificar, degradar e inactivar los elementos potencialmente tóxicos en el
lixiviado, las principales características de este sistema de este sistema de
remediación.
Figura No 1. Representación esquemática del sistema suelo- planta para la
fitorremediación de lixiviados.
Fuente: Qasim y Chiang, 1994.
La figura 1esquematiza los pasos que se dan en la transformación e inactivación de
compuestos tóxicos contenidos en un lixiviados al ser irrigado en el sistema suelo
planta, inicialmente una parte del lixiviado es volatilizado y evaporado, otra parte es
filtrada y absorbida por el suelo en la cual una parte sufre un proceso de degradación
27
MIC 2008 ‐I‐ 16
en la rizosfera (raíces), en esta zona se dan lugar los procesos de oxidación y
precipitación de metales pesados y a través de los microorganismos contenidos en las
raíces se llevan a cabo los procesos de degradación microbiana, los compuestos que
no son degradados por estos procesos son asimilados por la planta con nutrientes
esenciales para esta, los cuales son almacenados o degradados por los procesos
metabólicos realizados al interior de la planta, los remanentes de estos procesos son
evapotranspirados por la planta hacia la atmosfera, con lo que finalmente continua
hacia los estratos inferiores del suelo un lixiviado con poco o ningún contenido toxico
apto para ser descargado.
Aunque ha sido recomendada la aplicación de tasas de lixiviado sobre suelos, estas no
deben exceder la demanda de evapotranspiraciones de la planta, así como la pérdida
de lixiviados hacia aguas subterráneas puede ocurrir, produciendo impactos adversos
sobre el suelo, sus poblaciones microbianas, morfología del suelo y la energía de las
plantas. Williamson, (2001).
Según Robinson (1987), encontrar un adecuado rociado de lixiviado en varios
pastizales puede significar la reducción en volumen por evapotranspiración, pero su
alta fuerza iónica a bajos flujos de tasa de aplicación puede dañar la vegetación. Esto
implica que la administración de la aplicación de tasas de lixiviados necesita ser
acoplado estrechamente con las condiciones hidrológicas de cada sitio.
28
MIC 2008 ‐I‐ 16
3. MATERIALES Y METODOS.
3.1 MATRIZ EXPERIMENTAL.
La matriz experimental desarrollada para este estudio se describe a continuación:
Figura No 2 Matriz Experimental
S1
E1
L 20% L 60%
Fuente: Autor del Proyecto.
Donde S1= Tipo de suelo (un solo tipo), E1= Especie de Sauce, (para el objeto de este
estudio será el sauce Salix Babylonica, una sola especie), L20%= Lixiviado diluido
en agua lluvia en concentración del 20%, L60%= Lixiviado diluido en agua lluvia en
concentración del 60%.
3.1.1 Caracterización de Lixiviado
Se tomaron muestras individuales de lixiviado cada hora durante ocho horas en dos
días y se combinaron al final del tiempo de muestreo con el fin de obtener la muestra
29
MIC 2008 ‐I‐ 16
compuesta. Este tipo de muestras son las más utilizadas para observar
concentraciones promedio y para el cálculo de las cargas.
La toma de muestras para hallar los metales pesados como Ba, Cd, Al, Cu, Cr, Ni,
Hg, Mn, Fe, As, se realizó a través de una muestra compuesta, se recolectó un
volumen mínimo de muestra de 250 mililitros en recipientes de vidrio ámbar y se
preservaron en HNO3, las mediciones de temperatura y pH se llevaron a cabo en el
Relleno Sanitario cada hora durante ocho horas.
3.1.2 Recolección de suelo
Para este experimento se recolectó un solo tipo de suelo, originario del proceso de
compostaje de residuos sólidos orgánicos con un contenido importante de nutrientes
para el crecimiento de las plantas, a las cuales se le aplicaron dos concentraciones
diferentes de lixiviados 20% y 60% diluido en aguas lluvias.
3.1.3 Plantas Experimentales.
Este experimento se desarrolló al aire libre, en el cual la especie de sauce Babylonica
fue adquirida con un crecimiento en invernadero de 4 meses y una masa de suelo
inicial igual a 1,2 kg de suelo por árbol aproximadamente, al cabo de dos meses se
trasplantaron a bolsas de mayor tamaño en un tipo de suelo con una humedad del 19
% y 1,9 kg de suelo por árbol aproximadamente, permitiendo el crecimiento por dos
meses más para un total de 4 meses. Por cada tratamiento se plantaron 12 árboles
sembrando un total de 36, estos, con una altura de 30 cm aproximadamente, diámetro
entre (0,8 – 1,4 cm); las plantas después de sembradas no fueron fertilizadas.
30
MIC 2008 ‐I‐ 16
3.2 MONTAJE EXPERIMENTAL.
Se realizó la adecuación de un lugar dentro del Relleno Sanitario de Pirgua de la
ciudad de Tunja Boyacá, para construir el montaje experimental, se procedió a
impermeabilizar el terreno donde se estableció el montaje para evitar la
contaminación del subsuelo y agua subterránea por escorrentía del lixiviado al
momento del riego y evitar impactos ambientales negativos a los ecosistemas; este
proceso se observa a continuación.
Figura No 3 Impermeabilización zona del montaje experimental.
Impermeabilización del Suelo con Plástico
Fuente. Autor del proyecto
Posteriormente se marcaron las plantas de Sauce salix spp. con cintas de diferentes
colores de acuerdo a su uso, los testigos se marcaron con una cinta blanca, para los
arboles con riego de lixiviado en proporción de 20% se marcaron con una cinta
amarilla y para los arboles con riego de lixiviado en proporción de 60% se marcaron
con una cinta violeta, esto con el fin de poder identificarlos al momento de hacer el
riego y al momento de realizar los muestreos, este procedimiento se ilustra a
continuación.
Figura No 4 Identificación de Testigos con cinta blanca.
31
MIC 2008 ‐I‐ 16
Figura No 5 Identificación de plantas a regar con lixiviado 20% cinta amarilla.
Fuente. Autor del proyecto
Figura No 6 Identificación de plantas a regar con lixiviado 60% cinta violeta.
Fuente. Autor del proyecto
Luego se procedió a rotular baldes con capacidad para 12 litros y debidamente
aforados, esto con el fin de realizar las diluciones de lixiviado en aguas lluvias, de tal
32
MIC 2008 ‐I‐ 16
manera que para la proporción del 20% se diseñó una mezcla de 5.8 litros de agua
lluvia por 1.4 litros de lixiviado, lo cual nos aforaría en el balde un total de 7.2 litros.
Figura No 7 Identificación de balde para mezcla lixiviado 20%.
7.2 Litros
5.8 L H2O
1.4 L Lixiviado
Fuente. Autor del proyecto
Para la proporción del 60% se diseñó la mezcla de 3.2 litros de agua lluvia por 4.8
litros de lixiviado, lo cual nos aforaría en el balde un total de 8.0 litros.
Figura No 8 Identificación de balde para mezcla lixiviado 60%.
3.2 L H2O
4.8 L Lixiviado
8.0 Litros
Fuente. Autor del proyecto
33
MIC 2008 ‐I‐ 16
Una vez marcados los baldes para cada una de las mezclas diseñadas se procede a
realizar la dilución del lixiviado en agua lluvia, este procedimiento se ilustra a
continuación.
Figura No 9 Dilución de lixiviado en agua lluvia para 20%.
Fuente. Autor del proyecto
Figura No 10 Dilución de lixiviado en agua lluvia para 60%.
Fuente. Autor del proyecto
34
MIC 2008 ‐I‐ 16
3.2.1 Riego
Estudios de largo término y efectos biológicos de la aplicación de lixiviados a suelo
han concluido que este lixiviado puede ser efectivamente descontaminado Menser, et.
al. (1983), el crecimiento de las plantas a menudo responden positivamente después
de un corto término de adición de lixiviado al suelo Vasseur, et al. (1998), en estudios
tempranos se concluyó que el suelo actúa como un filtro natural, mejorando
sustancialmente el rendimiento de la calidad del agua (Nordstedt, 1975), un intensivo
estudio conducido por Gordon y colaboradores en (1988) y Mc Bride y
colaboradores en (1989) concluyó que la irrigación por spray de lixiviados de rellenos
sanitarios tuvo un costo efectivo, ambientalmente aceptable y a largo término una
solución de remediación; el riego para este estudio no se hace bajo volúmenes
exactos para cada planta ya que optando por los resultados de investigaciones, al
llevar este experimento a gran escala el riego se haría por spray (aspersión), para este
estudio se regaron las plantas cada dos días durante cuatro meses dos veces al día con
aguas lluvias y las concentraciones de lixiviados en 20% y 60% respectivamente.
3.2.2 Trasplante.
Al cabo de 2 meses los árboles fueron trasplantados a bolsas más grandes para
proporcionarles las condiciones necesarias de crecimiento, a este trasplante se le
agregó más suelo, los arboles así se dejaron crecer dos meses más para completar un
total de 4 meses, este procedimiento se ilustra mejor a continuación.
35
MIC 2008 ‐I‐ 16
Figura No 11 Retiro Bolsa Inicial.
Fuente. Autor del proyecto
Figura No 12 Trasplante a bolsa final (mayor volumen).
Fuente. Autor del proyecto
36
MIC 2008 ‐I‐ 16
Figura No 13 Trasplante finalizado.
Fuente. Autor del proyecto
3.2.3 Matriz, toma de muestras y fechas
Para el desarrollo del proyecto se realizo un montaje experimental basado en una
matriz que ayudara a la identificación de las plantas durante cada muestreo de tal
manera que se colocarán en diferentes grupos, cada uno de los tratamientos
empleados en esta investigación, las denominaciones fueron tratamiento No 1
correspondiente a los arboles testigos; estos se regaron únicamente con aguas lluvias,
tratamiento No 2 correspondiente a los arboles regados con lixiviado en
concentración de 20% y tratamiento No 3 correspondiente a los arboles regados con
lixiviado en concentración de 60%.
37
MIC 2008 ‐I‐ 16
Figura No 14 Montaje Experimental
Fuente. Autor del proyecto
Finalmente así quedó determ no sanitario donde F1 es la
cha del primer muestreo realizado el día 24 de Noviembre de 2007 y F2 fue la fecha
inado el montaje en el relle
fe
del segundo muestreo realizado el día 13 de Enero de 2008, las muestras se tomaron
aleatoriamente, tres árboles por tratamiento, 9 árboles en la primera fecha y 9 árboles
en la segunda fecha para un total de 18 unidades, la toma de muestras fue de carácter
destructivo en las cuales se desmembró la planta completamente, para retirar Raíces,
Tallos y Hojas, estas muestras se empacaron en bolsas herméticamente selladas y se
llevaron al laboratorio para realizar los respectivos análisis de metales pesados.
38
MIC 2008 ‐I‐ 16
Figura No 15 Separación Raíz y Tallo.
Fuente. Autor del proyecto
Figura No 16 Empaque y rotulado de Raíz.
Fuente: Autor del proyecto
39
MIC 2008 ‐I‐ 16
Figura No 17 Empaque y rotulado de Tallo.
Fuente: Autor del proyecto
Figura No 18 Empaque y rotulado de Hojas.
Fuente: Autor del proyecto
40
MIC 2008 ‐I‐ 16
3.3 PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR EL PORCENTAJE DE
dimiento de laboratorio fue realizado y escrito en su totalidad por el
.3.1 Tinción de Raíces.
ó por medio del método de Phillips y Hayman (1970):
y
- que
- n agua corriente; se
.3.2 Evaluación del porcentaje de asociación.
utilizó el método en lámina de
0
ara cada lectura de raíz en cada muestreo se aplico la siguiente fórmula:
COLONIZACIÓN DE HOGOS MICORRIZA ARBUSCULAR (HMA) EN
RAÍCES.
Este proce
Ingeniero Carlos Adrian Lopera Agudelo para esta investigación.
3
La tinción de raíces se realiz
- Se tomaron las muestras de raíces de cada unidad experimental, se lavaron
se agregó Hidróxido de Potasio (KOH) al 10%, por un periodo de 2 días.
Se retiró el KOH y sin lavarlas se les agregó HCL al 10%, en el
permanecieron durante una hora a temperatura ambiente.
Utilizando un colador metálico se lavaron las raíces co
agregó Azul de Tripano al 0.05%.
3
Para la medición del porcentaje de asociación se
Phillips y Hayman (1970) modificado por Usuga (2002). Se tomaron las raíces
tenidas y se cortaron en fragmentos de 2 cm. Estos fragmentos se colocaron en una
caja de Petri y se tomaron cinco segmentos al azar, se montaron en un portaobjetos y
luego se cubrieron con una laminilla haciendo presión suave sobre el cubreobjetos.
En el microscopio compuesto y con el objetivo de 40X se observaron entre 80 y 10
campos, se registraron los campos observados y los campos asociados. Los campos
asociados se determinaron por la presencia de arbusculos y/o vesículas, estructuras
típicas de la asociación micorrizal.
P
41
MIC 2008 ‐I‐ 16
Total de campos invadidos % de asociación = ---------------------------------------------- x 100
.3.3 Numero de Esporas de HMA por gramo de suelo.
ste conteo se hizo con el fin de observar el efecto de los lixiviados sobre la
e cada tratamiento se tomaron 100 gramos de inoculo para evaluar el numero de
adicionó Peróxido
l contenido del recipiente se vertió paulatinamente sobre tamices de 0.250 mm y
Total de campos observados
3
E
población y supervivencia de las esporas de HMA durante el experimento. Al
momento del conteo a través del estéreo microscopio se empleo un estilete metálico,
con el cual se removía y se presionaba la espora para verificar que estaba completa y
que presentaba contenido. En algunos casos se realizaron algunos montajes al
microscopio para observar el contenido y la presencia de paredes bien definidas de
las esporas. En general fueron consideradas como “esporas buenas” aquellas que
presentaban contenido.
D
esporas por el método “CIAT, proyecto Micorriza”, basado en el trabajo de Ohms,
modificado para suelos del Urabá Antioqueno por Usuga, (2002).
Se tomaron 50 g de inoculo seco y en un recipiente plástico se le
de Hidrogeno al 5 % en agua. Se agito durante 10 a 30 minutos, para disgregar y
homogeneizar la muestra.
E
0.045 mm, se lavó la muestra con agua corriente y con la ayuda de una manguera
conectada a la llave de grifo. Se agitó suavemente el contenido del tamiz de 0.045
mm con la mano y se llevó a tubos de centrifuga de 50 ml hasta la mitad del tubo y
con la ayuda de embudo, teniendo la precaución de no botar muestra, verificando que
quedaran aproximadamente entre 5 y 10 g de suelo por tubo. Se repitió el segundo y
tercer paso hasta agotar la muestra. Se agitó el contenido de cada tubo de ensayo con
42
MIC 2008 ‐I‐ 16
una espátula y se procedió a adicionar sacarosa al 80% con la ayuda de una manguera
delgada conectada a una jeringa de 50 ml. Se adicionó suavemente 20 cc de sacarosa
sumergiendo la manguera hasta el fondo del tubo de centrifuga. Se llevaron los tubos
de ensayo a centrifuga a 2980 r.p.m. durante 3 minutos. Se observó la formación de
un anillo del cual se extrajeron las esporas, con la ayuda de la manguera conectada a
la jeringa se extrajo todo el liquido por encima del anillo. El contenido por encima del
anillo se llevo al tamiz de 0.045 mm., se lavo el contenido del tamiz con agua
corriente por aproximadamente cinco minutos, con el fin de lavar las esporas y
extraer residuos de sacarosa. Se inclino el tamiz y utilizando agua destilada en frasco
lavador de polietileno, se vertieron las esporas a cajas de petri y se contaron
observando a través del estéreo microscopio.
Figura No 19 Estructuras típicas de la colonización micorrizal, en raíces de Salix spp.
Vesículas.
Fuente: Carlos Adrian Lopera Agudelo
43
MIC 2008 ‐I‐ 16
Figura No 20 Estructuras típicas de la colonización micorrizal, en raíces de Salix spp. Arbusculos.
Fuente: Carlos Adrian Lopera Agudelo
3.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO.
a estadística fue analizada utilizando el SPSS 15 (SPSS Inc.) y Excel (Microsoft
hay diferencias significativas, para el caso de la correlación entre porcentaje de
L
Inc.) estos paquetes de software fueron usados para analizar la absorción de metales
pesados en la raíz, tallos y hojas de los Sauces salix spp, comparando y analizando las
diferencias entre tratamientos y fechas, también se realiza una correlación entre el
porcentaje de colonización de Hongos Micorriza Arbuscular (HMA) y la
concentración de metales pesados en la raíz. One-way ANOVA fue usado para
chequear los factores de interacción entre el tipo de lixiviado y la absorción de metal
en las diferentes estructuras de las plantas y entre fechas de muestreo y estructuras de
la planta. La prueba de Tukey fue utilizada para comparar todas las relaciones entre
las variables y para chequear una significancia estadística, para observar diferencias
en este estudio el valor tomado es de (P=0,05), valores de P menores a esta cifra nos
dirán que si hay diferencias significativas y valores mayores a 0,05 indicaran que no
44
MIC 2008 ‐I‐ 16
colonización de hongos micorrizas arbuscular HMA y la absorción de metal en la raíz
se aplicó una regresión linear la cual muestra un model summary que detalla un valor
de R; este es el nivel de asociación de las dos variables, ya que una regresión describe
una causa efecto, para el caso de valores entre 0 y 0,5 se evalúa que la correlación es
deficiente para la adsorción de metal, para valores entre 0,5 y 1,0 podemos decir que
la correlación es buena para la absorción de metales, otro parámetro que nos ayuda al
análisis de estas correlaciones es el mostrado por el SPSS inc. Tabulado como
coefficientsa, y en la columna Unstandardized Coefficienst B, muestra valores
positivos o negativos, para el caso de valores positivos evaluaremos que entre mayor
sea el porcentaje de colonización de HMA es mayor la absorción de metales pesados,
y para valores negativos evaluaremos que a menor porcentaje de colonización de
HMA es mayor la absorción de metal.
45
MIC 2008 ‐I‐ 16
4. RESULTADOS Y DISCUSION
4.1 CARACTERIZACIÓN DE LIXIVIADO.
Los resultados de los análisis físico-químicos practicados a los lixiviados empleados en este estudio se muestran a continuación.
Tabla 4. Caracterización de lixiviado generado en el relleno sanitario de Pirgua de la ciudad de Tunja – Colombia. (Laguna de oxidación No 4).
Parámetro unidad Valor obtenido
pH unidades 8,2
O.D mgO2/l 0,21
Conductividad elec. ms.cm-1 22
DBO mg/l 2492
DQO mg/l 3542
Ba mg/l 1.0
Cd mg/l ‹ 0,001
Al mg/l 0,05
Cu mg/l 0,03
Cr mg/l 0,03
Ni mg/l 0,16
Hg mg/l 0,005
Mn mg/l ‹ 0,01
Fe mg/l 2,0
Al mg/l 0,004
Fuente: SERVITUNJA S.A –ESP 2007.
46
MIC 2008 ‐I‐ 16
Según esta caracterización las concentraciones porcentuales de metales pesados serán las siguientes:
Figura No 21 Laguna de Oxidación No 4.
Fuente. Autor del proyecto
4.2 CARACTERIZACIÓN DEL SUELO
A continuación se presenta la composición del suelo usado en este experimento.
Tabla 5 Composición de Suelo y Estado Nutricional
Parámetro Unidad Valor Obtenido
Humedad % 19,0
Cenizas % 51,5
Carbono Orgánico % 29,5
Conductividad Eléctrica mS/cm 14,0
Capacidad de Retención de Humedad % 92
C.I.C meq/100g 5.35
Relación C/N - 15
47
MIC 2008 ‐I‐ 16
Parámetro Unidad Valor Obtenido
Nitrógeno Total (NT) % 0.96
Fosforo Total (P2O5) % 2.75
Potasio (K2O) % 2.46
Calcio (CaO) % 7.20
Magnesio (MgO) % 0.72
Azufre % 0.58
Hierro % 0.86
Manganeso ppm 340
Cobre ppm 80
Zinc ppm 120
Boro ppm 62
Sodio ppm 2010
pH - 9.62
Cr ppm N.D
Cd ppm 29.27
Pb ppm N.D
Ni ppm N.D
N.D = No Determinado.
Fuente: Laboratorio AGRILAB Servicios Ambientales y Agrícolas
48
MIC 2008 ‐I‐ 16
Figura No 22 Suelo utilizado en este estudio.
Fuente. Autor del proyecto
Se evaluó el comportamiento de la concentración a lo largo de este estudio para
elementos como metales comunes encontrados en suelo, macro nutrientes, micro
nutriente y metales pesados, para muestras compuestas de suelo en los diferentes
tratamientos.
Figura No 23 Comportamiento de la concentración de Al y Fe por fechas y
tratamientos en el suelo.
FECHA 1FECHA 2
FECHA
Dot/Lines show Means
Al Fe
ELEMENTO
7500.00
10000.00
12500.00
15000.00
{ } (
mg*
Kg-1
)
TESTIGOLIXIVIADO 20%LIXIVIADO 60%
TRATAMIENTO
Dot/Lines show Means
Al Fe
ELEMENTO
6000.00
7000.00
8000.00
9000.00
10000.00
11000.00
{ } (
mg*
Kg-1
)
{ }= Concentración de Al y Fe en (mg*kg-1)
Fuente: Autor del Proyecto
49
MIC 2008 ‐I‐ 16
El Al presenta una alta disminución de la concentración entre fechas, en cambio el Fe
presenta un leve incremento.
Figura No 24 Comportamiento de la concentración de Ca, Mg y K por fechas y
tratamientos en el suelo.
FECHA 1FECHA 2
FECHA
Dot/Lines show Means
Ca Mg K
ELEMENTO
0
5000
10000
15000
CO
NCEN
TRA
CIO
N (m
g*K
g-1)
TESTIGOLIXIVIADO 20%LIXIVIADO 60%
TRATAMIENTO
Dot/Lines show Means
Ca Mg K
ELEMENTO
0
10000
20000
30000
{ } (
mg*
Kg-1
)
{ }= Concentración de Ca, Mg y K en (mg*kg-1)
Fuente: Autor del Proyecto
El Ca, Mg y K presentan un incremento en la concentración de la fecha 1 a la fecha 2,
evidenciándose en mayor proporción para el Ca y K.
Figura No 25 Comportamiento de la concentración de Cu, Zn, Mn y Ni por fechas y
tratamientos en el suelo.
FECHA 1FECHA 2
FECHA
Dot/Lines show Means
Cu Zn Mn Ni
ELEMENTO
0
100
200
300
400
500
{ } (
mg*
Kg-1
)
TESTIGOLIXIVIADO 20%LIXIVIADO 60%
TRATAMIENTO
Dot/Lines show Means
Cu Zn Mn Ni
ELEMENTO
0
100
200
300
400
{ } (
mg*
Kg-1
)
{ }= Concentración de Cu, Zn, Mn y Ni en (mg*kg-1)
Fuente: Autor del Proyecto
50
MIC 2008 ‐I‐ 16
Para el caso del Cu presenta su máxima concentración en suelo para la fecha 1 y
desciende notablemente para la fecha 2, para el caso del Zn, Mn y Ni aumentan su
concentración entre fechas.
Figura No 26 Comportamiento de la concentración de Ba, Cd, CrT y Pb por fechas y
tratamientos en el suelo.
FECHA 1FECHA 2
FECHA
Dot/Lines show Means
Ba Cd CrT Pb
ELEMENTO
0.00
25.00
50.00
75.00
100.00
{ } (
mg*
Kg-1
)
TESTIGOLIXIVIADO 20%LIXIVIADO 60%
TRATAMIENTO
Dot/Lines show Means
Ba Cd CrT Pb
ELEMENTO
0.00
40.00
80.00
120.00
{ } (
Mg*
Kg-
1)
{ }= Concentración de Ba, Cd, CrT y Pb en (mg*kg-1)
Fuente: Autor del Proyecto
El Ba y el CrT aumentan su concentración en el suelo de la fecha 1 a la 2, el Cd se
mantiene igual en ambas fechas y para el caso del Pb disminuye su concentración de
la fecha 1 a la 2.
51
MIC 2008 ‐I‐ 16
4.3 ANÁLISIS DE LA ASIMILACIÓN DE Al y Fe POR PARTE DEL SAUCE
BABYLONICA (SALIX SPP.).
Tabla 6. Resultados de la prueba de ANOVA y Post Hoc Test para Al y Fe
Elemento ANOVA Tukey y Post Hoc Test Valores de P
F P
Aluminio 40.459 0.000 raíz y tallo = 0.000
raíz y hojas = 0.000 tallo y hojas = 1.000
Tratamiento 20% y 60% = 0.951
Fechas = 0.035
Hierro 6.474 0.003 raíz y tallo = 0.339 raíz y hojas = 0.002 tallo y hojas = 0.089
Tratamiento 20% y 60% = 0.059
Fechas = 0.728
Figura No 27 Acumulación de Al y Fe en las diferentes estructuras de la planta.
52
MIC 2008 ‐I‐ 16
TESTIGOLIXIVIADO 20%LIXIVIADO 60%
TRATAMIENTO
RAIZ T ALLOS HOJ AS
ESTRUCTURA
0
20000
40000
60000
Al (
mg*
kg-1
)
TESTIGOLIXIVIADO 20%LIXIVIADO 60%
TRATAMIENTO
RAIZ T ALLOS HOJ AS
ESTRUCTURA
0
5000
10000
15000
Fe (m
g*kg
-1)
Concentración en (mg*kg-1)
Fuente: Autor del Proyecto
4.3.1 Análisis por estructura
Las concentraciones más importantes para estos dos metales se dieron en la raíz a
excepción del Fe hierro donde se observa un traslocación importante de la raíz hacia
el tallo; esto se confirma al encontrar valores P menor a 0,05 para Al y Fe entre
estructuras.
4.3.2 Análisis por tratamiento.
Se observa una leve tendencia de la asimilación de ambos metales en raíz para el
tratamiento con lixiviado 60%, aun así encontramos valores de P superiores a de 0.05
para Al y Fe.
4.3.3 Análisis por fecha.
Se obtuvieron valores de P por debajo de 0.05 para Al y por encima de esta valor para
Fe, con lo cual la tendencia a la mayor acumulación se presenta en raíz para Al en la
primera fecha.
53
MIC 2008 ‐I‐ 16
Figura No 28 Acumulación de Al y Fe en las diferentes fechas.
FECHA 1FECHA 2
FECHA
RAIZ T ALLOS HOJ AS
ESTRUCTURA
0
20000
40000
60000
Al (
mg*
Kg-1
)
FECHA 1FECHA 2
FECHA
RAIZ TALLOS HOJAS
ESTRUCTURA
0
5000
10000
15000
Fe (m
g*kg
-1)
Concentración en (mg*kg-1)
Fuente: Autor del Proyecto
Tabla 7. Concentración media de Al y Fe en raíces, tallos y hojas de la especie de
Sauce bajo estudio en (mg*kg-1) para los dos tratamientos lixiviado 20% y 60%.
Especie Babylonica Al Fe
Raiz lixiviado 20% 29646 1016.7
Raiz lixiviado 60% 34206 1486
Tallo lixiviado 20% 334 78.7
Tallo lixiviado 60% 810,33 2896.3
Hojas lixiviado 20% 309.33 115.7
Hojas lixiviado 60% 478.67 698
Fuente: Autor del Proyecto
4.4 ANÁLISIS DE LA ASIMILACIÓN DE MACRO NUTRIENTES (Ca, Mg
y K) ENCONTRADOS EN SUELO Y LIXIVIADO.
54
MIC 2008 ‐I‐ 16
Tabla 8. Resultados de la prueba de ANOVA y Post Hoc Test para Ca, Mg y K
Elemento ANOVA Tukey y Post Hoc Test Valores de P
F P
Calcio 3.783 0.029 raíz y tallo = 0.217
raíz y hojas = 0.024 tallo y hojas = 0.563
Tratamiento 20% y 60% = 0.422
Fechas = 0.429
Magnesio 1.191 0.312 raíz y tallo = 0.800 raíz y hojas = 0.644 tallo y hojas = 0.283
Tratamiento 20% y 60% = 0.758
Fechas = 0.012
Potasio 3.060 0.056 raíz y tallo = 0.954 raíz y hojas = 0.069 tallo y hojas = 0.127
Tratamiento 20% y 60% = 0.786
Fechas = 0.741
Figura No 29 Acumulación de Ca y K en las diferentes estructuras de la planta.
TESTIGOLIXIVIADO 20%LIXIVIADO 60%
TRATAMIENTO
RAIZ TALLO HOJAS
ESTRUCTURA
0.00
2500.00
5000.00
7500.00
10000.00
Ca
(mg*
kg-1
)
TESTIGOLIXIVIADO 20%LIXIVIADO 60%
TRATAMIENTO
RAIZ T ALLO HOJ AS
ESTRUCTURA
0.00
5000.00
10000.00
15000.00
20000.00
K (m
g*kg
-1)
Concentración en (mg*kg-1)
Fuente: Autor del Proyecto
55
MIC 2008 ‐I‐ 16
4.4.1 Análisis por estructura
Se presentaron las mayores concentraciones en raíz, tallo y hojas para K y Ca
seguida en menor proporción por Mg, para Ca se obtuvieron valores de P menor a
0,05 y para K y Mg fueron superiores a este valor, la asimilación por parte de la
planta de cada uno de los elementos se pudo dar por sus requerimientos esenciales
dentro de su proceso de desarrollo y crecimiento.
4.4.2 Análisis por tratamiento.
La mejor asimilación de Ca y K en raíz y tallo se presenta en el lixiviado con 60%,
encontrando valores de P superiores a 0.05 entre tratamientos, para las hojas las
mayores concentraciones de Ca y K se presentaron para el tratamiento con 20%.
4.4.3 Análisis por fecha.
Se obtuvieron valores de P por encima de 0.05 para Ca y K con lo cual la
concentración de estos elementos en todas las estructuras fue similar para ambas
fechas.
Tabla 9 Concentración media de Ca, Mg y K en raíces, tallos y hojas de la especie de
sauce bajo estudio en (mg*kg-1) para los dos tratamientos lixiviado 20% y 60%.
Especie Babylonica Ca Mg K
Raiz lixiviados 20% 4510.33 1923.17 3966
Raiz lixiviados 60% 4738.50 1235 6609.50
56
MIC 2008 ‐I‐ 16
Tallo lixiviados 20% 1518.07 822.67 4554.83
Tallo lixiviados 60% 4858.17 3323.17 6144.17
Hojas lixiviados 20% 2723.67 978.83 11845.73
Hojas lixiviados 60% 2154.33 432.67 4353.17
Fuente: Autor del Proyecto
4.5 ANÁLISIS DE LA ASIMILACIÓN DE MICRONUTRIENTES (Cu, Zn, Mn y Ni) ENCONTRADOS EN SUELO Y LIXIVIADO.
Tabla 10. Resultados de la prueba de ANOVA y Post Hoc Test para Cu, Zn, Mn y Ni
Elemento ANOVA Tukey y Post Hoc Test
Valores de P F P
Cobre
10.070 0.000 raíz y tallo = 0.005 raíz y hojas = 0.000 tallo y hojas = 0.581
Tratamiento 20% y 60% = 0.011
Fechas = 0.341
Zinc 1.716 0.190 raíz y tallo = 0.512 raíz y hojas = 0.167 tallo y hojas = 0.747
Tratamiento 20% y 60% = 0.998
Fechas = 0.000
Manganeso 1.203 0.309 raíz y tallo = 0.990 raíz y hojas = 0.417 tallo y hojas = 0.346
Tratamiento 20% y 60% = 0.559
57
MIC 2008 ‐I‐ 16
Fechas = 0.000
Níquel 5.743 0.006 raíz y tallo = 0.055 raíz y hojas = 0.005 tallo y hojas = 0.634
Tratamiento 20% y 60% = 0.476
Fechas = 0.277
Fuente: Autor del Proyecto
Figura No 30 Acumulación de Zn y Mn en las diferentes estructuras de la planta.
TESTIGOLIXIVIADO 20%LIXIVIADO 60%
TRATAMIENTO
RAIZ TALLOS HOJAS
ESTRUCTURA
0
50
100
150
200
Zn (m
g*kg
-1)
TESTIGOLIXIVIADO 20%LIXIVIADO 60%
TRATAMIENTO
RAIZ T ALLO HOJ AS
ESTRUCTURA
0
50
100
150
Mn
(mg*
kg-1
)
Concentración en (mg*kg-1)
Fuente: Autor del Proyecto
4.5.1 Análisis por estructura
En micronutrientes se observo una asimilación mayor de Zn y Mn en raíz, tallo y
hojas y en menor proporción para Cu y Ni, obteniendo valores de P mayores a 0,05
para Zn y Mn y para Cu y Ni el valor P fue menor a 0.05, a pesar de ser requeridos
58
MIC 2008 ‐I‐ 16
por la planta en menor cantidad, los micronutrientes como Zn y Mn evidencian estar
en un rango mayor al normalmente encontrado en las mismas.
4.5.2 Análisis por tratamiento.
Las mayores concentraciones de Zn en raíz se presentan para el tratamiento con 60%,
un comportamiento diferente de acumulación se observo para tallos en ambos
tratamientos, mientras que en las hojas se presenta mayor absorción en 60% y para
manganeso con 20%, encontrando valores de P superiores a 0.05 entre tratamientos,
para los dos metales.
4.5.3 Análisis por fecha.
Se obtuvieron valores de P inferiores a 0.05 para Zn y Mn con lo cual la
concentración en todas las estructuras fue superior en la fecha 1, esto se pudo deber
hipotéticamente a la necesidad de estos elementos por parte de la planta que tomo una
buena provisión de estos en la primera fecha y los regulo con el tiempo a lo cual en la
segunda fecha la necesidad de los mismos pudo ser menor.
Figura No 31 Acumulación de Zn y Mn por fechas.
FECHA 1FECHA 2
FECHA
RAIZ T ALLOS HOJ AS
ESTRUCTURA
0
50
100
150
200
Zn (m
g*kg
-1)
FECHA 1FECHA 2
FECHA
RAIZ T ALLO HOJ AS
ESTRUCTURA
0
50
100
150
Mn
(mg*
kg-1
)
Concentración en (mg*kg-1)
Fuente: Autor del Proyecto
59
MIC 2008 ‐I‐ 16
Tabla 11. Concentración media de Cu, Zn Mn y Ni en raíces, tallos y hojas de la especie de
sauce bajo estudio en (mg*kg-1) para los dos tratamientos lixiviado 20% y 60%.
Especie Babylonica Cu Zn Mn Ni
Raiz lixiviados 20% 17.33 128.5 87.77 4.86
Raiz lixiviados 60% 102.37 179 109.67 0.17
Tallo lixiviados 20% 4.80 125.35 60.6 0.17
Tallo lixiviados 60% 12.87 73.7 93.45 0.23
Hojas lixiviados 20% 6.95 82.75 81.55 0.28
Hojas lixiviados 60% 5.50 193.67 132.33 0.09
Fuente: Autor del Proyecto
4.6 ANÁLISIS DE LA ASIMILACIÓN DE METALES PESADOS (Ba, Cr, Pb y Cd) PRESENTES EN LIXIVIADOS.
Tabla 12. Resultados de la prueba de ANOVA y Post Hoc Test para Ba, Cr, Pb y Cd
Elemento ANOVA Tukey y Post Hoc Test
Valores de P F P
Bario
112.482 0.000 raíz y tallo = 0.000 raíz y hojas = 0.000 tallo y hojas = 0.461
Tratamiento 20% y 60% = 0.834
Fechas = 0.469
Cromo 66.485 0.000 raíz y tallo = 0.000 raíz y hojas = 0.000 tallo y hojas = 0.956
60
MIC 2008 ‐I‐ 16
Tratamiento 20% y 60% = 0.288
Fechas = 0.458
Plomo 0.462 0.632 raíz y tallo = 0.741 raíz y hojas = 0.642 tallo y hojas = 0.986
Tratamiento 20% y 60% = 0.103
Fechas = 0.145
Cadmio 4.477 0.016 raíz y tallo = 0.041 raíz y hojas = 0.982 tallo y hojas = 0.027
Tratamiento 20% y 60% = 0.324
Fechas = 0.000
Fuente: Autor del Proyecto
Figura No 32 Acumulación de Ba y Cr en las diferentes estructuras de la planta.
TESTIGOLIXIVIADO 20%LIXIVIADO 60%
TRATAMIENTO
RAIZ T ALLOS HOJ AS
ESTRUCTURA
0
50
100
150
Ba
(mg*
kg-1
)
TESTIGOLIXIVIADO 20%LIXIVIADO 60%
TRATAMIENTO
RAIZ T ALLO HOJ AS
ESTRUCTURA
0
20
40
60
CrT
(mg*
kg-1
)
Concentración en (mg*kg-1)
Fuente: Autor del Proyecto
4.6.1 Análisis por estructura
En los resultados de metales pesados se encontró una concentración mayor de Ba y
Cr en raíz, y en menor proporción para Pb y Cd, en todas las estructuras, encontrando
valores de P menores a 0,05 para Ba, Cr y Cd y para Pb el valor P fue superior a 0.05,
la asimilación en concentración de Ba y Cr, al igual que la no asimilación de Pb y Cd
61
MIC 2008 ‐I‐ 16
tiene que ver con factores como la disponibilidad del metal para la planta; esto es
principalmente por la valencia en que se encuentren estos metales y el pH tanto del
suelo como del lixiviado, el cual determina la solubilidad de estos para ser absorbidos
por la planta.
4.6.2 Análisis por tratamiento.
Las mayores concentraciones de Ba en raíz se presentan para el tratamiento con 20%,
un comportamiento diferente de acumulación tuvo el Cr el cual presenta su mayor
concentración en 60%, los valores de P fueron superiores a 0.05 para los dos
tratamientos en todos los metales.
4.6.3 Análisis por fecha.
Se obtuvieron valores de P superiores a 0.05 para Ba, Cr y Pb, por lo tanto la
asimilación de estos metales fue semejante en las dos fechas, para el caso del Cd se
presento la mayor absorción en la fecha 1.
Tabla 13. Concentración media de Ba, Cr, Pb y Cd en raíces, tallos y hojas de la especie de sauce bajo estudio en (mg*kg-1) para los dos tratamientos lixiviado 20% y
60%.
Especie Babylonica Ba Cr Pb Cd
Raiz lixiviados 20% 97.88 17.92 3.22 0.51
Raiz lixiviados 60% 79.95 47.27 22.62 1.36
Tallo lixiviados 20% 23.17 0.88 1.88 1.81
Tallo lixiviados 60% 34.37 3.55 14.72 3.91
Hojas lixiviados 20% 27.08 1.40 1.70 0.73
62
MIC 2008 ‐I‐ 16
Hojas lixiviados 60% 20.37 0.80 11.50 1.02
Fuente: Autor del Proyecto
Tosh, et al. (1993) y Pattinson, et al. (2000). Afirman que la introducción de hongos
micorriza arbuscular (HMA) o arbuscular micorriza fungi (AM), los cuales forman
simbiosis de asociación con árboles, parece ser esencial para el establecimiento y
supervivencia de muchas plantas que se encuentran en sitios contaminados con
lixiviados, por esta razón en este estudio se tuvieron en cuenta las poblaciones
microbianas que viven interactuando en el sistema suelo planta, especialmente en las
raíces ya que su papel en la asimilación y estabilización de elementos tóxicos es
importante, sin profundizar demasiado en el análisis de la variable Biológica como lo
son los Hongos Micorriza Arbuscular (HMA), se ha evaluado para cada metal la
correlación entre porcentaje de colonización y absorción de metal en raíces.
Tabla No 14. Porcentaje de Colonización de Hongos Micorriza Arbuscular (HMA) en raíz.
Tratamiento Arbusculos Vesículas Campos Tot. % Colonización Inicial R1-a 24 0 92 26,04 % Inicial R1-b 29 0 59 49,15 % Inicial R1-c 18 1 56 33,92 % Inicial R2-a 6 0 62 9,6 % Inicial R2-b 9 9 37 48,64 % Inicial R2-c 7 12 29 65,51 % Inicial R3-a 12 1 33 39,39 % Inicial R3-b 4 0 28 14,28 % Inicial R3-c 8 0 22 36,36 % Fecha 1 TR1-a 4 12 82 19,51 % Fecha 1 TR1-b 3 36 79 49,36 % Fecha 1 TR1-c 1 21 78 28,20 % Fecha 1 TR2-a 5 32 77 48,05 % Fecha 1 TR2-b 9 15 84 28,57 % Fecha 1 TR2-c 5 19 89 26,96 % Fecha 1 TR3-a 3 27 77 38,96 % Fecha 1 TR3-b 2 25 71 38,02 % Fecha 1 TR3-c 5 20 73 31,50 % Fecha 1 L20R1-a 9 23 82 39,02 %
63
MIC 2008 ‐I‐ 16
Fecha 1 L20R1-b 13 25 89 42,69 % Fecha 1 L20R1-c 15 24 94 41,48 % Fecha 1 L20R2-a 15 27 93 45,16 % Fecha 1 L20R2-b 11 29 98 37,75 % Fecha 1 L20R2-c 8 31 89 43,82 % Fecha 1 L20R3-a 12 24 97 37,11 % Fecha 1 L20R3-b 11 35 102 45,09 % Fecha 1 L20R3-c 13 28 108 37,96 % Fecha 1 L60R1-a 22 8 75 40,00 % Fecha 1 L60R1-b 19 4 78 29,48 % Fecha 1 L60R1-c 24 11 96 36,45 % Fecha 1 L60R2-a 28 9 98 37,5 % Fecha 1 L60R2-b 25 5 103 29,12 % Fecha 1 L60R2-c 25 3 91 30,76 % Fecha 1 L60R3-a 16 2 98 18,36 % Fecha 1 L60R3-b 28 1 105 27,61 % Tratamiento Arbusculos Vesículas Campos Tot. % Colonización Fecha 1 L60R3-c 23 5 104 26,92 % Fecha 2 TR1-a 8 4 76 15,79 % Fecha 2 TR1-b 3 20 78 29,49 % Fecha 2 TR1-c 2 20 84 26,19 % Fecha 2 TR2-a 3 15 82 21,95 % Fecha 2 TR2-b 2 20 79 27,85 % Fecha 2 TR2-c 6 10 85 18,82 % Fecha 2 TR3-a 1 16 87 19,54 % Fecha 2 TR3-b 8 33 78 52,56 % Fecha 2 TR3-c 8 14 81 27,16 % Fecha 2 L20R1-a 5 13 83 21,69 % Fecha 2 L20R1-b 2 21 91 25,27 % Fecha 2 L20R1-c 2 23 90 27,78 % Fecha 2 L20R2-a 4 19 89 25,84 % Fecha 2 L20R2-b 7 8 98 15,31 % Fecha 2 L20R2-c 7 18 93 26,88 % Fecha 2 L20R3-a 0 21 87 24,14 % Fecha 2 L20R3-b 1 10 88 12,50 % Fecha 2 L20R3-c 5 13 89 20,22 % Fecha 2 L60R1-a - - - Muerte Vegetal Fecha 2 L60R1-b - - - Muerte Vegetal Fecha 2 L60R1-c - - - Muerte Vegetal Fecha 2 L60R2-a - - - Muerte Vegetal Fecha 2 L60R2-b - - - Muerte Vegetal
64
MIC 2008 ‐I‐ 16
Fecha 2 L60R2-c - - - Muerte Vegetal Fecha 2 L60R3-a - - - Muerte Vegetal Fecha 2 L60R3-b - - - Muerte Vegetal Fecha 2 L60R3-c - - - Muerte Vegetal
Fuente: Carlos Adrian Lopera Agudelo
Donde:
R: Replica T: Tratamiento L: Lixiviado 20: Porcentaje 60: Porcentaje a: Primera Lectura b: Segunda Lectura c: Tercera Lectura
4.7 ANALISIS DE RESULTADOS PORCENTAJE DE COLONIZACIÓN DE HONGOS MICORRIZA ARBUSCULAR Y LOS DIFIRENTES ELEMENTOS ANALIZADOS EN ESTE ESTUDIO.
Debido a que hubo muerte vegetal en el tratamiento correspondiente a la aplicación
de lixiviados al 60%, estos datos no fueron sometidos al análisis estadístico para los
porcentajes de colonización en raíz y para el número de esporas por gramo de suelo.
4.7.1 Porcentaje de Colonización en Raíces de Salix spp. 4.7.1.1 Análisis de normalidad El P-value superior a 0,05 confirma que los datos se comportan de manera normal.
65
MIC 2008 ‐I‐ 16
4.7.1.2 Diferencias entre tratamientos
Realizando un análisis de varianza del diseño factorial se determino las diferencias
entre los tratamientos.
No existen diferencias significativas entre tratamientos, debido a que el P-value es
superior a 0,05. Por lo tanto los porcentajes de colonización fueron muy similares
para todas las fechas (Figura33A y 33B).
4.7.1.3 Diferencias entre Bloques
Conforme con los P-value podemos observar nuevamente que solo existen diferencias
entre las fechas. El comportamiento del estado de micorrización durante las fechas de
evaluación fue variable (Figura 34ª y 34B).
66
MIC 2008 ‐I‐ 16
Figura 33. Porcentaje de colonización de HMA en raíces de Salix spp. durante los tres
meses de evaluación.
34B.
Donde:
Tratamiento 1: Blanco. Tratamiento 2: 20 %.
4.7.1.4 Observación:
67
MIC 2008 ‐I‐ 16
Es importante considerar que la micorrización fue muy similar para los tratamientos,
lo que indica que el lixiviado a una concentración de 20 % no afecta
considerablemente el gran recurso biológico que son los Hongos Micorriza
Arbuscular.
Es importante observar el nivel de captación de metales pesados para cada uno de los
tratamientos con el fin de hacer una correlación entre estos niveles y los porcentajes
de colonización en raíz por parte del hongo. Lo anterior podría dar una idea de la
importancia de estos hongos en fitoremediación y en la detoxificacion de metales
tanto para el suelo como para la planta.
4.7.2 Numero de Esporas por gramo de suelo
4.7.2.1 Análisis de normalidad
El P-value indica que los datos se comportan de manera normal.
4.7.2.2 Diferencias entre tratamientos
El análisis de varianza muestra que no existen diferencias entre tratamientos.
68
MIC 2008 ‐I‐ 16
El número de propágalos infectivos del hongo se ve disminuido solo para el
tratamiento con lixiviados al 20 %, siendo la disminución. (Figura 35 y 36).
Figura 34. Número de Esporas por gramo de suelo al inicio y al tercer mes.
Donde:
Tratamiento 1: Blanco. Tratamiento 2: 20 %.
69
MIC 2008 ‐I‐ 16
Figura 35. Box Plot de los tratamientos, distribución de las medianas.
La distribución de las medianas demuestra nuevamente que no existen diferencias
entre tratamientos.
4.7.2.3 Observación
Conforme con los resultados obtenidos es importante resaltar que los lixiviados del
deshecho sanitario a una concentración del 20% no representan toxicidad para el
hongo, debido a que los porcentajes de colonización en raíz son buenos y la
población de propágalos infectivos en suelo no se ven afectadas considerablemente.
Nuevamente es importante resaltar que es ciclo reproductivo del hongo requiere
como mínimo de cuatro meses, por lo tanto se debe considerar que el experimento
requiere de más tiempo de evaluación, a fin de poder estimar el efecto de los
lixiviados sobre la viabilidad y simbiosis de los Hongos Micorriza Arbuscular.
4.7.3 Análisis para Aluminio.
70
MIC 2008 ‐I‐ 16
Figura No 36. Correlación entre el porcentaje de colonización de HMA y
concentración de Al en las raíces.
TESTIGOLIXIVIADO 20%LIXIVIADO 60%
TRATAMIENTO
0 10 20 30 40 50
% COLONIZACION HMA
10000
20000
30000
40000
50000
60000
Al (
mg*
kg-1
)
Concentración en (mg*kg-1)
Fuente: Autor del Proyecto
Según el valor P= 0.023, para el caso del Al si hay diferencias significativas entre el
porcentaje de colonización de HMA en raíces y la asimilación del metal, con lo cual
para este elemento a un porcentaje de 35% y 45% de colonización se presentan las
mayores concentraciones de Al en la raíz, del orden de 45000 a 60000 (mg*Kg-1), lo
cual nos significa que la correlación existe y es positiva.
4.7.4 Análisis para Zinc y Manganeso.
Figura No 37 Correlación entre el porcentaje de colonización de HMA y
concentración de Zn y Mn en las raíces.
71
MIC 2008 ‐I‐ 16
TESTIGOLIXIVIADO 20%LIXIVIADO 60%
TRATAMIENTO
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00
% COLONIZACION HMA
50.00
100.00
150.00
200.00
Zn (m
g*kg
-1)
TESTIGOLIXIVIADO 20%LIXIVIADO 60%
TRATAMIENTO
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00
% COLONIZACION HMA
60.00
80.00
100.00
120.00
Mn
(mg*
kg-1
)
Analizando el coeficiente de correlación R para el Zn este valor es inferior a 0.5 con
lo cual la correlación es deficiente, mientras que para el Mn los valores de R son
mayores a 0.5 con lo cual aquí la correlación existe y es positiva.
Para los demás elementos como Fe, Ca, Mg, K, Cu, Ni, Ba, Cr, Pb y Cd las
correlaciones fueron deficientes para la absorción de los elementos en la raíz de la
planta.
4.8 IMPLICACIONES PARA FITOEXTRACCIÓN.
La acumulación y distribución de metales pesados en los tejidos de la planta son
aspectos importantes a evaluar del rol de las plantas en remediación de suelos
contaminados Salt, et al. (1998). El éxito de una fitorremediación depende de una
adecuada planta, un adecuado terreno y una habilidad hiperacumuladora de la planta.
Salt, et al. (1998)
Varios estudios han mostrado que el Salix spp; con S. viminalis y S. dasyclados en
particular, exhiben la capacidad de acumulación de altos niveles de Cd y Zn. Brieger,
72
MIC 2008 ‐I‐ 16
et al. (1992). Estudios para el Salix viminalis han encontrado concentraciones medias
de Cu de 15,1 (mg*Kg-1) en raíz, para este estudio la concentración media de Cu fue
de 28 (mg*Kg-1) en raíz aproximadamente, para zinc se ha encontrado
concentraciones medias de 243 (mg*Kg-1) en raíz y para este estudio la
concentración media de Zn fue de 160 (mg*Kg-1).
Para este estudio hemos querido comparar las concentraciones de algunos de los
elementos analizados con respecto a otro estudio el cual mide la capacidad de plantas
en crecimiento para la fitoextracción de metales pesados en suelos contaminados, ya
que este estudio reporta una alta acumulación de metales pesados en diferentes
estructuras de la planta.
Para nuestro estudio se presentan concentraciones medias de Fe del orden de 1016 a
1486 (mg*Kg-1) para los tratamientos de 20% y 60%, contra 400 a 1200 (mg*Kg-1)
en raíces; y una concentración de 2896 (mg*Kg-1) para el tratamiento del 60% en
tallo, contra valores de 700 a 900 (mg*Kg-1) del otro estudio. En K se presenta una
concentración media de 11845 (mg*Kg-1) en hojas para el tratamiento con 20%, en
contraste para las otras plantas las concentraciones oscilan entre 8000 y 12000
(mg*Kg-1) en hojas. Para Cu encontramos concentraciones medias de 17 a 102
(mg*Kg-1) en raíz para el 20% y 60% respectivamente, contra 15 a 20 (mg*Kg-1).
En Zn obtuvimos concentraciones de 128 a 179 (mg*Kg-1) en raíz para el 20% y
60% respectivamente, contra 45 a 70 (mg*Kg-1), de 73 a 125 (mg*Kg-1) en tallos,
contra 20 a 50 (mg*Kg-1) y para hojas 82 a 193 (mg*Kg-1), contra 50 a 70 (mg*Kg-
1). Para Mn se presentan concentraciones de 87 a 109 (mg*Kg-1) en raíz para el 20%
y 60%, contra 10 a 50 (mg*Kg-1), de 60 a 93 (mg*Kg-1) en tallos, contra 20 a 50
(mg*Kg-1), de 81 a 132 (mg*Kg-1) en hojas, contra 40 a 180 (mg*Kg-1).
Por último comparamos otro estudio denominado potencial de cinco especies de
sauce (salix spp.) para fitoextracción de metales pesados por E. Meers, et al. (2006)
73
MIC 2008 ‐I‐ 16
en el cual evalúan las concentraciones de Zn en tallo y hojas, para nuestro propósito
compararemos únicamente las concentraciones en tallo, las especies estudiadas y su
respectiva concentración son: Noir 100 (mg*Kg-1), Rood 110 (mg*Kg-1), Bleu 115
(mg*Kg-1), Loden 220 (mg*Kg-1) y Christina 260 (mg*Kg-1); concentraciones que
comparadas con el Sauce Babylonica (llorón) obtuvimos concentraciones del orden
de 60 a 93 (mg*Kg-1), concentración similar a las presentadas por Noir, Rood y
Bleu.
74
MIC 2008 ‐I‐ 16
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El Tratamiento más eficiente para el objetivo de fitorremediación planteado en este
estudio fue el de 20% ya que para el 60% se presento muerte vegetal luego de tres
meses.
El sauce salix spp. Babylonica, tiene potencial de hiperacumulación de Al en raíces.
Un probable efecto de la muerte vegetal en el tratamiento con lixiviado del 60% pudo
ser la inhibición en la absorción de algunos nutrientes como el fosforo; lo cual se
evidencio en la coloración rojiza de las hojas tomada a los dos meses.
Se puede utilizar sauce Salix Babylonica en el tratamiento de lixiviados para la
fitoextracción de Mn, Ca, K y Zn ya que presenta concentraciones importantes de
estos elemento en raíz, tallo y hojas.
El sauce Salix Babylonica se puede implementar en procesos de fitorremediación de
lixiviados ya que presento fitoacumulación y fitoestabilización en la zona radicular
para elementos como Al, Fe, Mg, Cu, Ba y Cr.
Las micorrizas presentaron una correlación buena para la absorción de metal por las
raíces en Al, Zn y Mn, en los demás elementos la correlación fue deficiente.
Las micorrizas se pueden emplear como control biológico para monitorear el
desarrollo de la planta en procesos de fitorremediacion de lixiviados.
La implementación de un proceso de fitorremediacion de lixiviados a gran escala
requerirá el desarrollo de un modelo que involucre la sostenibilidad del suelo, la
Sostenibilidad de las aguas superficiales y subterráneas y la supervivencia de las
plantas.
75
MIC 2008 ‐I‐ 16
Se deberá implementar un monitoreo mensual de los lixiviados, suelo y aguas lluvias
para determinar los valores de parámetros como pH, concentración de elementos
tóxicos para la planta y posibles formaciones salinas del suelo lo cual tomara
implicaciones negativas en la construcción de un proyecto de fitorremediación a gran
escala.
76
MIC 2008 ‐I‐ 16
Anexo A. Las micorrizas
Este Capitulo fue escrito en su totalidad por el Ingeniero Carlos Adrian Lopera
Agudelo estudiante de la Maestría en Biología Molecular de la Facultad de Biología
de la Universidad de los Andes para esta investigación.
Definición.
La palabra micorriza proviene del griego myco que significa hongo y rhyza que
significa raíz. El término inicialmente fue acuñado por Albert Bernard Frank en 1885,
quien se refería a estas como a una asociación entre las plantas y el micelio de hongos
que establecían una dependencia fisiológica reciproca. En 1894 este investigador,
demostró la naturaleza mutualista, comprobando que los hongos al ubicarse en la raíz
de la planta aumentaban su área radicular y por ende la absorción de nutrientes, sin
embargo la presencia de esta asociación ya se había observado desde inicios del siglo
XIX y se interpretó de naturaleza parasítica. Después de aproximadamente un siglo se
le comenzó a reconocer su amplia ocurrencia y su carácter benéfico (Prager, M.S.,
1999), (Deutsche Gesellschaft, Eschborn, et. al. 1991. p. 371).
Las micorrizas han sido definidas por diferentes autores. Gerdemann (1970), afirma:
“La mayoría de las especies de plantas que crecen en condiciones naturales son
organismos dobles en los cuales los órganos a través de los cuales se absorben el agua
y los nutrimentos consisten en tejido radical y fungoso”. Harley (1983), retoma esta
definición y la completa así: “órganos conjuntos de absorción sanos (raíces, rizomas
o talos) de muchas, quizás la mayoría de las plantas terrestres son habitadas por
hongos simbióticos”. Trappe (1996), teniendo en cuenta la dominancia de la
77
MIC 2008 ‐I‐ 16
micotrofia en la mayoría de los ecosistemas del mundo, amplia aún más su
definición: “órganos dobles de absorción formados cuando hongos simbióticos
habitan raíces, rizomas o talos de la mayoría de las plantas terrestres y muchas
acuáticas y epifitas.
Considerando conceptos sobre su naturaleza física, aspectos nutricionales,
funcionales y ecológicos, autores como Siquiera & Franco 1988, definen las
micorrizas como: “Simbiosis endofitica, biotrófica y mutualista, prevalente en la
mayoría de plantas nativas y cultivadas, caracterizada por el contacto íntimo y una
perfecta integración morfológica entre el hongo y la planta, por la regulación
funcional e intercambio de metabolitos, con beneficios mutuos”.
Endomicorrizas.
Las endomicorrizas se caracterizan por la penetración del hongo inter e
intracelularmente, ausencia de manto y acentuadas modificaciones anatómicas en las
raíces no visibles a simple vista. Su ocurrencia es muy generalizada y se subdivide
en: Arbuscular, Ericoide, Arbutoide y Orquidiode. Las tres últimas con un
comportamiento más específico sobre las plantas hospederas (Azcón-Aguilar, C. y
J.M. Barea et. al. 1997).
Hongos micorrizas arbusculares (HMA).
Se caracterizan por la formación de estructuras llamadas arbúsculos y vesículas,
explorando el suelo con hifas y micelio. Estos hongos colonizan alrededor del 97% de
las plantas vasculares y su distribución es cosmopolita con mayor incidencia en los
trópicos (Barea, J.M. y J. Olivares et. al. 1998).
78
MIC 2008 ‐I‐ 16
Beneficios
En esta asociación el hongo se beneficia de la planta al tomar nutrientes carbonados a
nivel de la raíz, calculados entre un 4 a 20% del carbono total fijado en la fotosíntesis,
esto es compensado por los diversos beneficios que trae la simbiosis a la planta, el
primero es el aumento del área radicular, por lo tanto el incremento en el volumen de
suelo explorado y por ende la eficiencia en la toma de nutrientes de la solución del
suelo, que trae como consecuencia un aumento en la tasa fotosintética, dada las
elevadas concentraciones de fósforo foliar, la eliminación de las restricciones de
conducción a la planta , cambios en la hidratación de las hojas etc. (Prager, M.S
1999). Además del P, estudios demuestran el mejoramiento en la absorción del Zn,
Mo, K, S y NH4 cuya velocidad de difusión en el suelo es baja y su absorción
depende la densidad de raíces por volumen de suelo (Prager, M.S 1999).
El incremento de la rizosfera se da con la penetración del hongo a la raíz y el
desarrollo de micelio alrededor de esta, las hifas internas y externas de hongo están
en contacto con la raíz en casi 10 puntos de entrada por cm. de raíz [3]. Algunos
autores afirman que el micelio externo puede crecer a considerables distancias desde
la raíz en el suelo (más de 8 cm.) y los puntos de conexión pueden ser mucho más
numerosos en condiciones naturales.. La densidad es altamente dependiente de la
especie de HMA, de la planta hospedante y del suelo (Deutsche Gesellschaft et. al.
1991) .
Se ha comprobado la eficiencia de absorción de nutrientes como el Cobre, Magnesio,
Calcio, Boro, Hierro, y Manganeso en plantas micorrizadas, igualmente elementos
como el Nitrógeno registran incrementos en su concentración, el efecto en este ultimo
elemento se debe posiblemente al efecto sinérgico entre HMA y microorganismos
fijadores de Nitrógeno pues el mejoramiento en la disponibilidad de fósforo, facilita
la fijación de N, proceso que implica alto consumo de ATP, además la mayor
79
MIC 2008 ‐I‐ 16
participación de los HMA en la absorción de N, ocurre con amonio, el cual es poco
móvil y constituye la forma de N mas importante en suelos con ligera acidez
(Deutsche Gesellschaft et. al. 1991)
La captación de nutrientes en las raíces depende de la concentración de estos en el
suelo, de la capacidad de amortiguación, de los cambios que afecten la concentración
y de la velocidad con que las raíces sean capaces de absorberlos. El ritmo de
captación está influenciado por la arquitectura del sistema radical, el tamaño, la
geometría y el diámetro de las raíces, así como el número de pelos radicales, su
extensión y su distribución. Lo que ofrecen los HMA a la raíz es una arquitectura que
facilita la entrada de nutrientes más no la solubilidad de estos en el suelo, además la
eficiencia de entrada de ciertos nutrientes favorece la entrada de otros (Prager, M.S,
1999).
Muchos estudios han mostrado que los puentes entre plantas, formados por los HMA
pueden provisionar cambios de transferencia directa de nutrientes entre las micorrizas
de diferentes plantas y el transporte y acumulación de nutrientes depende de la
especie de HMA que este participando (Varma, A. and B. Hock, 1999).
Otros benéficos que trae la simbiosis a la planta, es una mayor tolerancia al estrés
hídrico como efecto de su alto nivel nutricional, además estudios sugieren la
formación y preservación de una película por el micelio del hongo entre la raíz y el
suelo que mantienen el flujo hacia la raíz y la transpiración. El alto nivel nutricional a
nivel de macronutrientes y micronutrientes en plantas micorrizadas les da mayor
capacidad de soportar condiciones adversas como extremos en el pH, y altas
concentraciones de elementos tóxicos como el Hierro, Aluminio, cobre, Cadmio y
Manganeso, estudios han comprobado dichas resistencias (J.M. Barea, and C. Azcon-
Aguilar et. al. 1999 p. 718).
Las micorrizas pueden producir cambios que influyen positivamente en el
crecimiento y la salud de las plantas, los cambios químicos en los exudados de las
80
MIC 2008 ‐I‐ 16
raíces y la composición microbial de la rizosfera además de proteger contra los estrés
de tipo ambiental, pueden evitar la infección por patógenos oportunistas, es por ello
que un manejo estratégico de los HMA podría resultar un control biológico a
enfermedades (Linderman, R.G., F.L. Pfleger, et. al. 1994 p. 1-26). Igualmente los
cambios en la morfología y fisiología, de la raíz como son lignificación de las paredes
celulares y los mayores contenidos de aminoácidos pueden inhibir o disminuir el
crecimiento de patógenos (Ingham, R.E et. al. 1988 p. 169 – 182).
Los HMA en biorremediacion
Los metales están directa o indirectamente involucrados en todos los aspectos
metabólicos y de crecimiento de los hongos. Mientras algunos elementos son
esenciales como K, Na, Mg, He, Cu, Zn, Co y Ni, otros aparentemente no parecen
tener una función esencial para el hongo, tales como Cs, Al, Cd, Ag, Au, Hg y Pb.
Aunque, todos estos elemento pueden interactuar con la célula del hongo y ser
acumulados por mecanismos fisico-quimicos y sistemas específicos de transporte
(Dighton, J., Fungi, 2003).
En presencia de metales pesados la asociación micorrizal se pueden sufrir dos
comportamientos fisiológicos: a) se puede afectar la tasa de transferencia y
concentración de metales pesados en la planta hospedera y b) se puede ver afectado el
porcentaje de colonización de raíz (Gadd, G.M, 1993 p. 25-60). El grado de toxicidad
de los metales pesados sobre los organismos depende de la disponibilidad relativa de
estos en la solución del suelo, de factores edáficos tales como pH, materia orgánica y
contenidos de arcilla y por factores biológicos como solubilización, bioabsorción y
bioacumulación (Berthelin, J., C. Munier-Lamy, y C. Leyval, 1995). Los HMA han
mostrado una gran resistencia a altos niveles de metales pesados, y por tal efecto han
sido aplicados en la restauración de suelos contaminados.
81
MIC 2008 ‐I‐ 16
Se sugiere que existen dos posibles rutas evolutivas que emplean las micorrizas para
permanecer en ambientes contaminados por metales pesados. Uno de los mecanismos
opera a bajas concentraciones de metales y hay producción de sideroforos para
metales específicos como hierro principalmente. El segundo método opera en altas
concentraciones de metales y contrario al mecanismo anterior, donde no hay
especificad con algunos metales, se suprime la producción de siderofotos por parte
del hongo y la planta hospedera es también protegida (Leyval, C., K. Turnau, 1997
p.139-153). Las micorrizas además reducen la toxicidad debido a que previenen la
translocación de metales pesados a tejidos de la planta hospedera (Hartley-Whitaker,
J., J.W.G. Cairney, y A.A. Meharg, 2000 p. 694-699).
En un trabajo hecho con algunas especies de pastos y HMA sobre restauración de
suelos de minería se encontró que la inoculación con estos hongos incrementaron la
supervivencia, crecimiento y contenido de nutrientes de estas plantas (Call, C.A. and
F.T. Davies, 1988 p. 395.405).
También se ha determinado mediante algunos estudios, que en raíces de clavel
asociadas con HMA se obtuvieron niveles bajos de Cd y mayor captación del metal a
través del micelio, debido a la reducida transferencia del metal a la planta por parte
del hongo y finalmente se obtuvo una buena detoxificación del sistema empleado.
(Joner, E.J. and C. Leyval et. al. 1997 p. 353-360). De igual forma inoculaciones con
HMA redujeron las concentraciones de Zn, Cd y Mn en plantas de soya.
Leyval et al. (1997) cita algunos trabajos en los cuales se demostró que la
colonización con HMA de raíces de algunas plantas es alta en suelos contaminados
por metales pesados. En contraste con estos trabajos Weissenhorn et al. (1995), no
encontró correlación entre el grado de colonización micorrizal en plantas de maíz con
el contenido de metales en tejido de raíz y la disponibilidad de estos en el suelo.
82
MIC 2008 ‐I‐ 16
Debido a la dificultad que existe de obtener cultivos puros de HMA, existe muy poca
información disponible acerca del efecto de los metales pesados sobre el crecimiento
y fisiología del hongo.
Senior et al. (1993), y Donnelley y Fletcher (1994) han estudiado el potencial de las
micorrizas en la restauración y biorremediacion. La habilidad de estos hongos para
proteger sus hospederos de los niveles tóxicos de metales pesados, también como su
habilidad de ampliar el rango de suelo explorado por medio del micelio como una
extensión de la raíz, son unas de las ventajas de esta relación simbiótica en procesos
de fitoremediación.
83
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