Evaluación de cuatro plantas silvestres para la fitorremediación de suelos contaminados con metales pesados (Hg, Pb Y Cd) por actividades de minería

La contaminación de suelos con metales pesados procedente de actividades antrópicas se ha convertido en una preocupación mundial por los impactos en la salud humana y ambiental, por lo que es necesario buscar estrategias sostenibles para remediar zonas contaminadas. El objetivo de este estudio fue evaluar cuatro plantas silvestres (Senna obtusifolia (L.) H.S. Irwin & Barneby, Sida rhombifolia L., Amaranthus spinosus L. y Clidemia sericea D. Don.) para la fitorremediación de suelos contaminados con metales pesados (Hg, Pb y Cd) por actividades de minería aurífera. El estudio se realizó durante tres meses, con suelos provenientes de una zona de minería aurífera. Se utilizó un diseño factorial 4x3, los factores fueron el tipo de especies vegetal (S. obtusifolia, S. rhombifolia., A. spinosus y C. sericea) y la concentración de metales pesados en suelo (Control, Media y Alta), cada tratamiento por triplicado para cada especie, para un total de 36 unidades experimentales. Los análisis de concentración de Hg, Pb y Cd para las muestras de suelos y plantas, se realizaron de acuerdo a los métodos de EPA 7473 (para Hg) y EPA 3051A (para Pb y Cd). Se determinaron efectos fitotóxicos en las plantas, factores de bioconcentración (FBC) y translocación (FT). Los resultados obtenidos para los tejidos difieren en orden de acumulación de los metales, siendo la raíz la que presenta mayor concentración de estos. Los valores de FBC para Hg fueron superiores a 1 en las cuatro especies evaluadas y FBC >1 para Cd en C. sericea. Para Pb, los valores de FBC y FT 1 se presentaron para Cd en las S. obtusifolia, S. rhombifolia y A. spinosus. Las máximas reducciones de biomasa y área foliar (superiores al 90%) se presentaron para A. spinosus. De esta manera, las especies evaluadas tienen potencial de ser utilizadas para remediar suelos mineros mediante las técnicas de fitorremediación (fitoextracción o fitoestabilización), según corresponda la especie y el metal.RESUMEN 11ABSTRACT 121. INTRODUCCIÓN 132. OBJETIVOS 152.1 OBJETIVO GENERAL 152.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 153. ANTECEDENTES Y MARCO TEÓRICO 163.1 ANTECEDENTES 163.2 MARCO TEÓRICO 193.2.1 Suelos contaminados por metales pesados 193.2.2 Toxicidad de los metales pesados en la salud humana 203.2.3 Toxicidad de los metales pesados en las plantas 203.2.4 Fitorremediación 213.2.5 Acumulación y translocación de metales pesados en plantas 233.2.6 Plantas silvestres para fitorremediación 244. METODOLOGÍA 274.1 DETERMINAR LAS CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS (pH, M.O, S, P, Ca, Mg, K, Na, CICe, TEXTURA, CONCENTRACIÓN Y BIODISPONIBILIDAD DE Hg, Pb Y Cd) DE LOS SUELOS 274.1.1 Muestreo de suelos 274.1.2 Análisis fisicoquímico de los suelos 274.1.3 Análisis y control analítico de metales pesados en suelos y plantas 284.2 DESARROLLAR EL PROCESO DE FITORREMEDIACIÓN A NIVEL DE INVERNADERO PARA SUELOS CONTAMINADOS CON METALES PESADOS (Hg, Pb Y Cd) PROCEDENTES DE ACTIVIDADES DE MINERÍA AURÍFERA MEDIANTE EL USO DE ESPECIES SILVESTRES (S. obtusifolia, S. rhombifolia, A. spinosus Y C. sericea) 304.2.1 Diseño experimental 304.2.2 Montaje de experimento en invernadero 314.2.2.1 Obtención de plántulas 314.2.2.2 Unidades experimentales 324.3 DETERMINAR LOS EFECTOS FITOTÓXICOS Y FACTORES DE BIOCONCENTRACIÓN Y TRANSLOCACIÓN DE METALES PESADOS (Hg, Pb Y Cd) EN LAS ESPECIES SILVESTRES (S. obtusifolia, S. rhombifolia, A. spinosus Y C. sericea) 344.3.1 Seguimiento de efectos fitotóxicos 344.3.2 Determinación de área foliar, biomasa seca, clorofila y carotenoides 344.3.3 Determinación de factores de bioconcentración y translocación 354.3.4 Análisis estadístico 365. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 375.1 CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS DE LOS SUELOS 375.2 COMPORTAMIENTO DE LAS VARIABLES MORFOMÉTRICAS Y FISIOLÓGICAS DE LAS PLANTAS 475.2.1 Seguimiento de altura de la planta, diámetro del tallo, número de hojas, flores y frutos 475.2.2 Comparación de la duodécima medida de las variables morfométricas entre tratamientos 565.2.3 Área foliar, biomasa seca, clorofila y carotenoides 655.3 CONCENTRACIÓN DE Hg, Pb y Cd EN TEJIDOS DE LAS PLANTAS 755.3.1 Mercurio (Hg) 755.3.2 Plomo (Pb) 795.3.3 Cadmio (Cd) 825.4 FACTORES DE BIOCONCENTRACIÓN Y TRANSLOCACIÓN 856. CONCLUSIONES 887. RECOMENDACIONES 89REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 90ANEXOS 118La contaminación de suelos con metales pesados procedente de actividades antrópicas se ha convertido en una preocupación mundial por los impactos en la salud humana y ambiental, por lo que es necesario buscar estrategias sostenibles para remediar zonas contaminadas. El objetivo de este estudio fue evaluar cuatro plantas silvestres (Senna obtusifolia (L.) H.S. Irwin & Barneby, Sida rhombifolia L., Amaranthus spinosus L. y Clidemia sericea D. Don.) para la fitorremediación de suelos contaminados con metales pesados (Hg, Pb y Cd) por actividades de minería aurífera. El estudio se realizó durante tres meses, con suelos provenientes de una zona de minería aurífera. Se utilizó un diseño factorial 4x3, los factores fueron el tipo de especies vegetal (S. obtusifolia, S. rhombifolia., A. spinosus y C. sericea) y la concentración de metales pesados en suelo (Control, Media y Alta), cada tratamiento por triplicado para cada especie, para un total de 36 unidades experimentales. Los análisis de concentración de Hg, Pb y Cd para las muestras de suelos y plantas, se realizaron de acuerdo a los métodos de EPA 7473 (para Hg) y EPA 3051A (para Pb y Cd). Se determinaron efectos fitotóxicos en las plantas, factores de bioconcentración (FBC) y translocación (FT). Los resultados obtenidos para los tejidos difieren en orden de acumulación de los metales, siendo la raíz la que presenta mayor concentración de estos. Los valores de FBC para Hg fueron superiores a 1 en las cuatro especies evaluadas y FBC >1 para Cd en C. sericea. Para Pb, los valores de FBC y FT 1 se presentaron para Cd en las S. obtusifolia, S. rhombifolia y A. spinosus. Las máximas reducciones de biomasa y área foliar (superiores al 90%) se presentaron para A. spinosus. De esta manera, las especies evaluadas tienen potencial de ser utilizadas para remediar suelos mineros mediante las técnicas de fitorremediación (fitoextracción o fitoestabilización), según corresponda la especie y el metal.MaestríaMagíster en Ciencias AmbientalesTrabajos de Investigación y/o Extensió