Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD Vicerrectoría Académica y de Investigación – VIACI Escuela: ECAPMA Programa: Ingeniería Ambiental
PROPIEDADES Y CONTAMINACIÓN DEL SUELO FASE 3: SOLUCIÓN DEL PROBLEMA DE CONTAMINACIÓN DEL SUELO
TUTORA: YOHANNA CRISTINA CASTRO
ANDREA VARGAS RODRIGUEZ – 1.080.93.3!3 LUZ DELIA "UINTERO BOTINA – 1.0!8.!#9.$8$ EDNA ROCIO TRU%ILLO CODIGO 1.081.1.&8$ 'ILLIAM ESNEYDER MONTEALEGRE – 1.0!8.!#.80
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA –UNAD ESCUELA DE CIENCIAS AGR(COLAS) PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE INGENIERIA INGENIERI A AMBIENTAL AMBIENTAL &01$
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DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA En la Sabana de Bogotá (Colombia), que actualmente se encuentra en uso para cultivos de hortalizas, como: repollo, brócoli, apio, lechuga cebolla! El mane"o de estos cultivos en la actualidad se realiza de manera convencional, resaltando el uso de pesticidas, herbicidas riego por aspersión! En los #ltimos a$os, se ha visto reducida la productividad de los cultivos adicionalmente se han encontrado trazas de metales pesados en sus te"idos vegetales, que incluso llegan en algunas ocasiones a sobrepasar los l%mites má&imos permisibles que establece el 'C*EC para este tipo de alimentos!
A*+,-/+/ 2,* -45*,6/ 2, 74+/6/7 2,* ,*4 F+4--,6,2/7 V,+/;/ Se puede realizar in situ e& situ Se puede realizar sin necesidad de transportar el suelo contaminado, con lo que se disminue la diseminación de contaminantes a trav+s del aire o del agua Es una tecnolog%a sustentable
Es eiciente tanto para contaminantes orgánicos como inorgánicos Es de ba"o costo o requiere personal especializado para su mane"o
o requiere de consumo de energ%a Solo requiere de prácticas agronómicas convencionales Es poco per"udicial para el medio ambiente .ct#a positivamente hacia el suelo, me"orando sus propiedades %sicas qu%micas debido a la ormación de una cubierta vegetal
D,,+/;/ Se requiere de áreas limitadamente grandes El crecimiento de las plantas está limitado por las concentraciones to&icas de contaminantes, por tanto, es aplicable a ambientes con concentraciones ba"as de contaminantes En el caso de la itovolatilización, los contaminantes acumulados en las ho"as pueden ser liberados nuevamente al ambiente -os contaminantes acumulados en madera pueden liberarse en procesos de combustión En especies como los árboles arbustos, la itorremediación es un proceso lento -a solubilidad de algunos contaminantes puede incrementarse, resultando un maor da$o ambiental o migración de contaminantes o todas las plantas son tolerantes o acumuladoras En sistemas acuáticos se puede avorecer la diseminación de plagas tales como los contaminantes En especies como los árboles arbustos, la itorremediación es un proceso lento Se restringe a sitios de contaminación supericial dentro de la rizósera de la planta
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FITORREMEDIACIÓN -a propuesta para la contaminación del suelo es la itorremediación, a que está dentro de las t+cnicas biológicas o ecológicas, el uso de plantas (itorremediación/ ito0, del griego 1phto0, que signiica 1planta0) se considera potencialmente capaz de dar soluciones in situ, con un gasto inanciero tecnológico relativamente ba"o! -a itorremediación se puede deinir como el uso combinado de plantas, enmiendas del suelo (abonos, etc!) prácticas agronómicas (cultivo del suelo) para eliminar contaminantes del medio ambiente o reducir su to&icidad! (ecosistemas, 2334) -a itorremediación usa las plantas para limpiar ambientes contaminados debido a la capacidad que tienen algunas especies vegetales para absorber, retener o eliminar concentraciones altas de diversos tipos de contaminantes como metales pesados, compuestos orgánicos o radioactivos! Este tipo de uso vegetal en la limpieza de ambientes contaminados es un enoque novedoso e interesante, debido a que constitue una t+cnica de biorremediación basado en el uso de plantas verdes sus microrganismos asociados, as% como el mane"o de suelos t+cnicas agronómicas que permitan la me"or absorción de los elementos contaminantes! -a t+cnica de la itorremediación (phto 5 planta remediación 5 mal, por corregir) es un proceso que se realizar in6situ o e&6situ! E&isten varios mecanismos de itorremediación: rizodegradación, ito&tracción, itodegradación itoestabilización! Cuando la planta ha realizado su unción de acumulación de contaminantes, son cosechadas desechadas/ sin embargo, si sus mol+culas inales son inocuas como el dió&ido de carbono no requieren ser desechadas en su disposición inal!
/. P-47,4 2, 2,74+/6/7 L/ */+/ 6,+/54*74 / +-/? 2, +-, /4 ,7,7/*,: F/, I. 'nvolucra la conversión7activación (o&idación, reducción e hidrólisis) de los compuestos orgánicos lipo%licos!
F/, II. 8ermite la con"ugación de los metabolitos de la ase ' a una mol+cula hidro%lica endógena como los az#cares, aminoácidos glutationa!
F/, III. 8romueve la compartimentalización de los compuestos orgánicos modiicados en las vacuolas o ormación de enlaces con los componentes de la pared celular como la lignina la hemicelulosa! -as enzimas, en la planta, que catalizan la primera ase de las reacciones son las mono&igenasas 893 las carbo&ilesterasas! ;e la segunda ase, en la que ocurre la con"ugación por enzimas como la glutationa S6transerasa, resulta la ormación de compuestos solubles polares! -a tercera ase del metabolismo de la planta es la compartimentalización almacenamiento de los metabolitos solubles en las vacuolas o en la matriz de la pared celular! -a glutationa S6con"ugasa es la encargada de este proceso!
L/ @/, 2,* -47,4 4- ,* 7/* */ */+/ 74-4-/ /76*/ 6,+/*, ,/24 4 */ =,+,:
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F/, III. 'nvolucra la compartimentalización deto&iicación, proceso por el cual, el comple"o ligando6metal queda retenido en la vacuola! (.ng+lica Evelin ;elgadillo, 23<3)
5. P,-424 2, +-/+/6,+4 F/, I. 'mplica el transporte de los metales pesados al interior de la planta , despu+s, al interior de la c+lula! -a ra%z constitue el te"ido de entrada principal de los metales, los cuales llegan por diusión en el medio, mediante lu"o masivo o por intercambio catiónico! -a ra%z posee cargas negativas en sus c+lulas, debido a la presencia de grupos carbo&ilo, que interaccionan con las positivas de los metales pesados, creando un equilibrio dinámico que acilita la entrada hacia el interior celular, a sea por v%a apoplástica o simplástica!
F/, II. =na vez dentro de la planta, las especies metálicas son secuestradas o acomple"adas mediante la unión a ligandos espec%icos! Entre los quelantes producidos por las plantas se encuentran los ácidos orgánicos (ácidos c%trico, o&álico málico), algunos aminoácidos (histidina ciste%na) dos clases de p+ptidos:
L/ @+4,*/+/ son ligandos de alta ainidad que tienen como sustrato al glutatión! Están constituidas básicamente por > aminoácidos: ácido glutámico, ciste%na glicina, unidos por enlaces pept%dicos!
L/ 6,+/*4+4,/ son polip+ptidos de unos 4364 aminoácidos con un alto contenido en ciste%na, aminoácido capaz de ormar comple"os con cationes mediante el grupo sulidrilo! *ienen una marcada ainidad por las ormas iónicas de ?n, Cd, @g Cu! -a itorremediación está limitada por las condiciones que impiden un crecimiento normal de las plantas como son: el clima (climas e&tremos), la topogra%a (escarpes grandes pendientes), los procesos de erosión, concentraciones de contaminante que e&ceda del nivel de tolerancia de las plantas! *ambi+n limita la utilización de esta t+cnica el tiempo que haa para la descontaminación (la itorremediación es lenta), la distancia del contaminante a zonas sensibles: r%os, lagos, lagunas aguas subterráneas! Es decir que esta propuesta tiene un periodo de tratamiento a mediano largo plazo dependiendo de las condiciones del entorno!
7. E4 6+-4 ,7,/-4 -as tecnolog%as de itorremediación se pueden utilizar como medio de contención:
L/ @+4,+/5*
P*/+/ ,6*,/2/ 74 @, 2, F+4 ,+/5*
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L/ -<4@*+-/74: utiliza las plantas para eliminar del medio h%drico contaminantes a trav+s de la ra%z, estas plantas se cultivan de manera hidropónica! Cuando el sistema radicular está bien desarrollado, las plantas se introducen en el agua contaminada con metales, en donde las ra%ces los absorben acumulan! . medida que las ra%ces se van saturando, las plantas se cosechan se disponen para su uso inal! P*/+/ /7>+7/ 74 7//72/2 2, /76*/7 2, 74+/6/+,: Scirpus lacustris (Cd, Cu, 8b, g, Ae, Se, Cr), -emna gibba (8b, .s, Cu, Cd, i, Cr, .l, Ae, ?n, n), .zolla caroliniana (@g, Cr Sr, Cu, Cd, ?n, i, 8b, .u, 8t), Elatine anda (.s), olia papuliera (Cd), 8olgonum punctatum (Cu, Cd, 8b, Se, .s, @g, Cr, n) riophlhum aquaticum, -udDigina palustris entha aquatic (Cu, ?n, n, Ae, i)!
L/ @+4,+-/77 4 @+4/76*/7: consiste en la absorción de metales contaminantes mediante las ra%ces de las plantas su acumulación en tallos ho"as! El primer paso para la aplicación de esta t+cnica es la selección de las especies de planta más adecuada para los metales presentes las caracter%sticas del emplazamiento! =na vez completado el desarrollo vegetativo de la planta el siguiente paso es cortarlas proceder a su incineración traslado de las cenizas a un vertedero de seguridad! -a itoacumulación se puede repetir ilimitadamente hasta que la concentración remanente de metales en el suelo est+ dentro de los l%mites considerados como aceptables!
P*/+/ ,6*,/2/ /-/ ,+/ +?77/ @+474--,7+/: *hlaspi caerulescens (Cd)/ Sedum alredii, iola baoshanensis ertiveria zizanioides (?n, Cd, 8b)/ .lssum m#rale, *riolium nigriscens, 8schotria douarrei, Feissois pruinosa, @omalium guillainii, @banthus loribundus, Sebertia acuminata, StacGhousia tronii, 8imelea leptospermoides, .eollanthus biormiolius @aumaniastrum robertii (i)/ Brassica "#ncea, @elianthus annuus, Sesbania drummondii (8b)/ Brassica napus (Cu, 8b, ?n)/ etc!
L/ @+44*/+*
P*/+/ ,6*,/2/ /-/ ,+/ +?77/ 2, @+44*/+*
E */ @+42,=-/2/7: las plantas los microorganismos asociados a ellas degradan los contaminantes orgánicos en productos inoensivos, o bien, mineralizarlos hasta C2 @2! En este proceso los contaminantes son metabolizados dentro de los te"idos vegetales las plantas producen enzimas como la dehalogenasa la o&igenasa, que audan a catalizar la degradación, e ha empleado para la remoción de e&plosivos como el **, hidrocarburos halogenados, Bisenol ., 8.@s pesticidas organoclorados organoosorados!
L/ @+464*
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2. D5;4 2,* -47,4 2, +-/+/6,+4 L/ @+4,+/5*
8ermite inmovilizar contaminantes en el suelo a trav+s de su absorción acumulación en las ra%ces, o por precipitación en la rizósera (lugar donde están las ra%ces)/ reduciendo la movilidad de los contaminantes evitando su migración a aguas subterráneas o al aire! En otras palabras, reduce la biodisponibilidad de los contaminantes en el entorno, me"orando las propiedades %sicas qu%micas del medio! -a itoestabilización es más eectiva en suelos de te&tura ina con alto contenido de materia orgánica, es de menor costo, ácil de aplicar est+ticamente agradable! (E8.)
L/ -<4@*+-/74
=tiliza las plantas para eliminar del medio h%drico contaminantes a trav+s de la ra%z, se cultivan de orma hidropónica! Cuando el sistema radicular está bien desarrollado, las plantas se introducen en el agua contaminada con metales, donde la ra%z los absorbe acumula! Cuando las ra%ces se saturan, las plantas se cosechan se disponen para su disposición inal! (E8.)
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L/ @+4,+-/77 4 @+4/76*/7
Es la absorción de metales contaminantes mediante las ra%ces de la planta su acumulación en tallos ho"as! En este m+todo se deben seleccionar las plantas más adecuadas para el tipo de contaminante presente sus caracter%sticas de emplazamiento! Estas plantas se siembran se permite que completen su desarrollo vegetativo, luego de lo cual se cortan se incineran, eliminando sus cenizas en un vertedero de seguridad! Esta acción se puede repetir indeinidamente hasta que la concentración de metales en el suelo este dentro de los l%mites aceptables! (E8.)!
L/ @+44*/+*
Se produce simultáneamente al proceso en el cual árboles otras plantas en crecimiento absorben agua con contaminantes orgánicos e inorgánicos! Estos contaminantes pueden llegar hasta las ho"as evaporarse o volatilizarse en la atmósera en ba"as concentraciones por medio de la transpiración! ;e esta manera se han eliminado elementos volátiles como el benceno, tolueno m6&ileno, reconocidos compuestos orgánicos tó&icos! *ambi+n unciona para eliminar contaminantes del aire! (E8.)
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E */ @+42,=-/2/7
-as plantas los microrganismos asociados a ellas degradan los contaminantes orgánicos en productos inoensivos o los mineraliza hasta llegar a C 2 @2! En este proceso los contaminantes son metabolizados dentro de los te"idos vegetales las plantas producen enzimas que audan a catalizar la degradación! *orres ;elgado H ?uluaga ontoa (23<3) lo presentan como el proceso mediante el cual las plantas toman el contaminante lo metabolizan transormándolo en un material sin riesgos para el medio natural! (E8.)
L/ @+464*
*ambi+n llamada biodegradación de la rizósera, itoestimulación o bioremediación asistida, es la disminución de contaminantes en el suelo por medio de la actividad microbiana por la presencia de rizosera, siendo un proceso más lento que la itodegradación! -os microrganismos consumen digieren sustancias orgánicas para su nutrición energ%a!
Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD Vicerrectoría Académica y de Investigación – VIACI Escuela: ECAPMA Programa: Ingeniería Ambiental 8rovoca la su"eción reducción de la biodisponibilidad de los contaminantes mediante la producción de compuestos qu%micos en la interaz suelo6ra%z, los que inactivan las sustancias tó&icas por procesos de absorción, adsorción o precipitación! (E8.)
Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD Vicerrectoría Académica y de Investigación – VIACI Escuela: ECAPMA Programa: Ingeniería Ambiental Bibliogra%a ;istancia, =! ! (s!!)! Lecció 28. clases. Iecuperado el 3 de << de 23K327aterialLonline7leccinL2KLclases!html ;istancia, =! ! (s!!)! Lección 26. Introducción. Iecuperado el 3< de << de 23K327aterialLonline7leccinL2JLintroduccin!ht ml Ecosistemas. (s!!)!
Iecuperado el 32 de << de 23
SC'E-! (s!!)! Fitorremediación. Iecuperado el 3< de << de 23
