vii. microbiología del suelo

GLJ

SUELO

Características Físicas, Químicas y Microbiológicas

GLJ

Composición física y química

Rocas ígneas (originadas por la solidificación del magma)

Granito

Basalto

Diorita

GLJ

Composición física y química

Rocas sedimentarias o

metamórficas(se originan por el desgaste y depósito de otras

rocas)

Caliza

Dolomita

arenisca

lutita

GLJ

suelo

Origen

Se origina a partir de las fragmentación de rocas: regolitos

Por efecto del clima, la topografía, la actividad biológica y el tiempo.

Clasificación:

Arcilla : < de 0.002 mm de diámetro

Limo : 0.002 a 0.05 mm de diámetro

Arena: 0.05 a 2 mm de diámetro

GLJ

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

Tamaño de partícula

Porosidad

Textura

Humedad

Aireación

Capacidad de intercambio catiónico

pH

Capacidad de retención de agua

(CRA)

GLJ

Tamaño de partícula

Los suelos se clasifican en función a su tamaño de partícula, siendo sus tres principales componentes las arcillas (< 0.002 mm), los sedimentos (0.002 - 0.05 mm) y las arenas (0.05 - 2.0 mm).

Es importante considerar esta propiedad, ya que la relación área/volumen de los diferentes tipos de partícula, tienen un impacto directo sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, y por consiguiente en las tecnologías de remediación. En general, los materiales no consolidados (arenas y gravas finas) son más fáciles de tratar (Van Deuren y col., 1997; Eweis y col., 1998)

GLJ

Heterogeneidad

Un suelo demasiado heterogéneo puede

impedir el uso de tecnologías in situ que

dependan del flujo de un fluido. Pueden

crearse canales indeseables de fluidos en las

capas arenosas y arcillosas, dando como

resultado tratamientos inconsistentes (Van

Deuren y col., 1997)

GLJ

Densidad aparente

Es el peso del suelo por unidad de volumen,

incluyendo agua y espacios. Es importante

considerar que el suelo está compuesto por

sólidos y espacios llenos de agua y/o aire, y

que su densidad dependerá de su humedad.

Es útil para realizar cálculos para el transporte

del material (Van Deuren y col., 1997)

GLJ

Permeabilidad.

Se refiere a la facilidad o dificultad con la que

un líquido puede fluir a través de un medio

permeable. La permeabilidad de un suelo es

uno de los factores que controla la efectividad

de tecnologías in situ (Sellers, 1999).

En general, una baja permeabilidad en el

suelo disminuye la efectividad de la mayoría

de las tecnologías de remediación

GLJ

pH

El pH determina el grado de adsorción de

iones por las partículas del suelo, afectando

así su solubilidad, movilidad, disponibilidad y

formas iónicas de un contaminante y otros

constituyentes del suelo (Alexander, 1994).

La solubilidad de muchos contaminantes

inorgánicos cambia en función del pH y

normalmente su movilidad disminuye con

altos valores de pH.

GLJ

pH: Los efectos negativos del pH

Alta concentración de Aluminio intercambiable

Retención de Fósforo

Exceso de Manganeso en solución

Deficiencias de Calcio, Magnesio y Molibdeno

Reducida actividad microbiológica

Reducida capacidad de intercambio catiónico

GLJ

Humedad

La humedad del sitio a tratar es un factor importante

para la elección de una tecnología en particular.

Una alta humedad puede impedir el movimiento de

aire a través del suelo, lo que afecta los procesos de

biorremediación, así como provocar problemas

durante la excavación y transporte, además de

aumentar costos durante el uso de métodos de

remediación térmicos (Van Deuren y col., 1997).

GLJ

Materia orgánica

La fracción orgánica de los suelos está

constituida por desechos vegetales y

animales, y generalmente se le conoce como

humus. Un suelo con alto contenido húmico,

disminuye la movilidad de compuestos

orgánicos y así la eficiencia de ciertas

tecnologías (extracción de vapores, lavado de

suelo) (Van Deuren y col., 1997; Eweis y col.,

1998).

GLJ

Tamaño de partícula, porosidad y textura

GLJ

HUMEDAD RELATIVA Y CRA

Agua higroscópica:

El agua se encuentra retenida en las

partículas arcillosas y en el humus

(coloides)

Agua capilar:

Se encuentra entre los poros entre las

partículas

Agua de gravedad:

Escurrimiento entre los macroporos entre las

partículas

GLJ

Clasificación de suelos de acuerdo al

pH

GLJ

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

Fracción orgánica: Humus

Gases: Oxígeno, CO2, N2

Minerales: Carbono, Fósforo, Potasio,

Calcio, Magnesio, Azufre

Agua

GLJ

PROCARIOTES DEL

SUELO

GLJ

ORGANISMOS DEL SUELO

PROCARIOTES BACTERIAS y

ARQUEOBACTERIAS

ALGAS MICROSCÓPICAS

HONGOS

PROTOZOARIOS

RAÍCES DE PLANTAS

Eucariotes

GLJ

POR SU ORIGEN

NATIVOS O AUTÓCTONOS

EXTRAÑOS

GLJ

POR SUS REQUERIMIENTOS DE

OXIGENO Y FUENTE DE ENERGÍA

AEROBIOS Y ANAEROBIOS

AUTÓTROFOS Y HETERÓTROFOS

QUIMIÓTROFOS Y FOTÓTROFOS

LITÓTROFOS Y ORGANÓTROFOS

GLJ

POR SU ACTIVIDAD

Microorganismos del ciclo del Azufre

Micoorganismos del ciclo del Carbono

Microorganismos del ciclo del Fierro

Microorganismos del ciclo del Nitrógeno

Celulolíticos

Amiloliticos

Pectinolíticos

Quitinolíticos

Proteolíticos

GLJ

CLASIFICACIÓN DE BACTERIAS DEL SUELO

GLJ

MICROORGANISMOS DEL SUELO

GLJ

Ciclo del carbono

GLJ

CICLO DEL AZUFRE

GLJ

PAPS – Fosfoadenosin fosfosulfato

APS . Adenosin fosfosulfato

GLJ

Las bacterias oxidantes del azufre (BOS).

Son microorganismos aerobios o microaeròfilos, oxidan el

ácido sulfhídrico, tiosulfato, tetrationato y formas reducidas

del azufre a azufre metálico o ácido sulfúrico, reducen el

fierro dando lugar a incrustaciones, no asimilan H2, ni

utilizan el sulfato, sulfito, tiosulfato y nitrato como

aceptores de electrones (Finster et al.,1997).

Hidrogenobacter, Rhodobacter, Paracoccus, acidiphilum,

Thiobacillus, Thiomonas, Beggiatoa, Thioploca,

Acidithiobacillus, Halothiobacillus, Thiomicroscpira,

Achromatium, Sulfobacillus, Acidianus y Sulfolobus.

GLJ

Las bacterias sulfato-reductoras (BSR).

Son microorganismos anaerobios pero pueden tolerar

bajas tensiones de oxígeno (Cypionka, 2000); utilizan

sulfato, sulfito y tiosulfato como aceptor final de

electrones, reduciéndolos a H2S.

Los géneros que constituyen el grupo de las BSR son:

Desulfonatronovibrio, Desulfotomaculum Desulfomonas,

Desulfobacter, Desulfobacterium, Desulfovibrio,

Desulfobulbus, Desulfobotulus, Desulfoarculus,

Desulfococcus, Desulfosarcina, Desulfonema,

Desulfomonile, y Thermodesulforhabdus (Brüser et al.,

2000; Castro et al., 2000).

GLJ

Las bacterias Fermentadoras tiosulfato-

reductoras (BFTSR).

•Reducen el tiosulfato pero no el sulfato (Magot et al., 1997). Se han

descrito Arqueobacterias y Eubacterias.

•Las arqueobacterias reducen el sulfato vía desasimilatoria

(respiración) y se han aislado de ambientes en condiciones extremas

de salinidad (10-15 g/L), temperatura (60-100ºC), altas

concentraciones de azufre y sulfuros, en anaerobiosis estricta a

grandes profundidades, como en los pozos petroleros.

•Las Eubacterias reducen el tiosulfato a sulfuros por vía asimilatoria

(fermentación).

Thermotoga, Thermosipho, Fervidobacterium, Thermoanaerobacter,

Anaerobaculum, Pyrodictium, Thermoproteus Dethiosulfovibrio,

Petrotoga, Haloanaerobium, Thermoanaerobium y Archeoglobus .

GLJ

•Son microorganismos aerobios, metabolizan el hierro, pueden

extraer el fierro ferroso y férrico contenido en las estructuras

metálicas y lo depositan en forma de hidróxido férrico hidratado,

formando incrustaciones en las tuberías.

•Dentro de este grupo se han descrito bacterias reductoras (BRF) y

bacterias oxidantes (BOF) de fierro.

Las Ferrobacterias.

GLJ

Las Ferrobacterias.

Los géneros dentro del grupo de BRF son:

Geobacter, Shewanella y Desulfuromonas.

Otras bacterias fermentativas de los géneros

Citrobacter freundii, Clostridium sp.,

Enterobacter aerogenes, Bacillus sp.,

Micrococcus sp. y Vibrio sp. también reducen

hierro por vía desasimilatoria

GLJ

Las bacterias oxidantes de Fierro (BOF)

Se encuentran los géneros: Thiobacillus,

Leptospirillum, Metallogenium, Gallionella

(Balows et al., 1992; Ehrlich, 1996) y

Ferroplasma (Lens y Kuenen, 2001).

GLJ

Ciclo del nitrógeno

GLJ

CICLO DEL NITRÓGENO

GLJ

BACTERIAS FIJADORAS DE N2

Asociación simbiótica de bacterias

con plantas leguminosas:

Azorhizobium con legumbres

tropicales

Allorhizobium con lotus

Bradyrhizobium con soya

Mesorhizobium con Indigo

Rhizobium con frijol

Sinorhizobium con alfalfa

Frankia sp. angiospermas

GLJ

BACTERIAS FIJADORAS DE N2

NO SIMBIÓNTICA

Azospirillum brasiliense

Azospirillum lipoferum

Azotobacter paspali

GLJ

PROTEOLISIS: degradación de proteínas

AMONIFICACIÓN: N orgánico es devuelto al ciclo, produciendo amonio, dióxido de carbono y agua

NITRIFICACIÓN: oxidación del amonio para formar nitritos y nitratos

DESNITRIFICACIÓN: producción de N gaseoso, debido a la acción de microorganismos que actúan sobre nitritos y nitratos

FIJACION: proceso contrario a la desnitrificación, incorporación de N2 gaseoso como amoniaco.

PROCESOS EN EL CICLO DEL NITRÓGENO

GLJdinitrogenasa

GLJ

Complejo

enzimático

GLJ

FIJACIÓN EN VIDA LIBRE

Fijan N2 por si mismas.

Representan el 30% del N2 fijado en todo el planeta.

Géneros como Azospirillum y Azotobacter los cuales son bacilos grandes, Gram negativos, aerobios estrictos.

GLJ

Contaminación del suelo

Materia fecal

Residuos sólidos

Residuos peligrosos

Legislación

NORMA Oficial Mexicana NOM-021-RECNAT-2000 NORMA Oficial Mexicana NOM-138-SEMARNAT-2003 ,

GLJ

TÉCNICAS PARA ANÁLISIS

DE SUELO

CUENTA VIABLE

NMP

ANALISIS DE GRUPOS FUNCIONALES

GLJ

MUESTREO

1.- Normatividad (NOM-021-RECNAT-2000)

2.- Toma de muestra

3.-Conservación de la muestra

GLJ

EQUIPO MECANICO PARA PERFORACION DE

SUELO Y SUBSUELO

Perforadora Milwokee

Rotomartillo

Kit de muestreo para suelo

GLJ

PERFORADORA MILWAKEE

Bomba de vacío

Corona

Rotámetro

Bases de mariposa

Empaque

Válvula de globo

Extensión eléctrica

GLJ

UTILIZACION DE LA MILWOKEE

Conexión eléctrica

Fijación y estabilización del

equipo

Alimentación de agua

Perforación

Extracción del corazón de

concreto

GLJ

ROTOMARTILLO

Conexión eléctrica

Control de revoluciones

Posición de rotomartillo (si aplica)

Instalación del adaptado y de broca elecoidal

GLJ

TERMINO DE PERFORACION

Sondeo en condiciones para:

Características organolépticas

Toma de muestra de suelo

Medición de COV’s (con

equipo instrumental)

GLJ

HORIZONTES

vii. microbiología del suelo

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