Contaminación por metales pesados en el botadero de basuras de Moravia en Medellín transferencia a flora y fauna y evaluación del potencial fitorremediador de especies nativas e introducidas

En los basureros se observan altas concentraciones de metales pesados (MP), creando la necesidad de conducir procesos de restauración en dichos lugares. El Morro de basuras de Moravia es un cerro de 7.6 ha y 45 m de altura, localizado en la zona nororiental de la ciudad de Medellín, en el departamento de Antioquia. El cerro, resultado de la disposición de desechos sólidos de diversa índole, por espacio de 14 años (1970-1984 aproximadamente), representa una amenaza para la ciudad, su entorno y su población. En consecuencia, las autoridades municipales (AMVA y EDU), decidieron iniciar acciones de monitoreo y recuperación del Morro de basuras. Los objetivos del presente trabajo se centraron en la caracterización de la fauna y flora presente en el cerro de basuras, la determinación del nivel de contaminación por metales pesados (MP) en la matriz de residuos (MR), en las muestras de tejidos vegetales de plantas espóntaneas y cultivadas en el cerro de basuras así como la determinación de MP en tejidos de artrópodos y ratones habitantes del cerro. Finalmente, se llevó a cabo la evaluación in situ del desempeño biológico y potencial fitorremediador de Bidens pilosa, Lepidium virginicum, Brachiaria decumbens y Arachis pintoi, con el fin de establecer alternativas de recuperación de este sitio contaminado. La caracterización florística permitió la identificación de 65 especies vegetales, la mayoría de ellas herbáceas, agrupadas en 28 familias. El contenido de MP en 14 diferentes muestras de la matriz de resiudos varió considerablemente, observándose valores tan altos como 121 y 9600 mg/kg de Hg y Pb, respectivamente. El contenido promedio de MP en la MR siguió el orden: Pb > Ni > Cr > Hg > Cd. El contenido de MP en diversas especies vegetales, alcanzó valores máximos de 1.0, 123.7, 263.7 mg/kg en el caso de Hg, Pb y Cr, respectivamente. Dada su cobertura y adaptación a las condiciones del antiguo basurero, Bidens pilosa, Urochloa maxima y L. virginicum, se evidencian como especies adecuadas para el proceso de revegetación del Morro de Moravia. La caracterización de la fauna indicó una alta abundancia del grupo faunístico de los artrópodos (especialmente de insectos), encontrándose 9 órdenes, 51 familias y 75 morfoespecies de insectos, 5 familias de arañas. A su vez, del grupo de pequeños mamíferos no voladores, solo se capturaron especímenes de las especie Mus musculus. El análisis de metales pesados mostró diversas concentraciones de Pb y Cd principalmente. El contenido máximo de Pb (45,05 mg/kg) se encontró en muestras de los especímenes de M. musculus y el contenido más alto de Cd (10,31 mg/kg) se encontró en las muestras de arañas de la familia Gasteracantha. En la evaluación in situ de las especies vegetales, el contenido de MP (mg/kg) en la matriz de residuos de las lotes varió entre 17 y 8193 para Pb, 44 a 564 para Cr, 0.2 a 339 para Cd y 77 a 1679 para Ni. Las mediciones de cobertura, altura y producción de materia seca mostraron que todas las especies evaluadas tuvieron un nivel adecuado de adaptación y crecimiento a las condiciones del basurero de Moravia. La absorción de MP en las especies vegetales presentó el orden Cr > Cd> Ni > Pb. Los factores de bioconcentración estimados fueron bajos, siendo los valores máximos : 0.36 (A. pintoi, Cr), 2.96 (B. pilosa, Cd) y 0.26 (B. decumbens, Ni). Sin embargo, nuestras estimaciones del potencial de fitorremediación de las plantas evaluadas sugieren que éstas poseen baja eficiencia fitorremediadora. De acuerdo a los resultados obtenidos en el presente estudio, el cerro de basuras de Moravia representa una amenaza para el ambiente en general, y en especial para los pobladores del Morro y de las áreas vecinas, condición que demanda la continuidad de un proceso de recuperación integral de la zona.Doctor en Ciencias BiológicasDoctorad

Technical and environmental characterization of dual-purpose cattle farms and ways of improving production: A case study in Colombia

There are few reports on dual-purpose cattle systems characterization in Latin America and Colombia based on large datasets. This limits our understanding of their dynamics, and the establishment of public policies and government programs to improve their productive performance, promotion and rural development. This study aimed to characterize very small, small, medium, and large dual-purpose farms in Colombia from technical and environmental perspectives. The data analysed were obtained from the Ganadería Colombiana Sostenible and the LivestockPlus projects, which gathered information from a total of 1313 dual-purpose farms in Colombia. Farms were classified as being either very small (1 to 30 bovines), small (31 to 50 bovines), medium (51 to 250 bovines), or large farms (more than 251 bovines). Numerical and categorical variables were distributed into five components: (1) General Farm Information, (2) Herd Composition and Management, (3) Pasture Management, (4) Production Information, and (5) Environmental Information. Each component was analysed using the factorial analysis of mixed data (FAMD) method. According to FAMD, for the components General Farm Information, Herd Composition and Management, Pasture Management, and Production Information, the distribution of variables led to a spatial separation of the centroid from each category of producers. For the component Environmental Information, there was no separation of the centroid. In general, medium-sized and large farms showed better infrastructure, better machinery and equipment, and better reproductive practices; however, this was not reflected in a significant improvement of productive parameters, except for a lower mortality rate. Larger livestock producers need to plan their livestock husbandry activities properly, based on their better available infrastructure and livestock management practices, with the purpose of increasing productivity. The main features identified for each livestock producer category can be the basis to guide and establish policies and programmes for their technological development. The development of better livestock management practices and the implementation of technology, as well as technical assistance, should focus on small- and medium-sized livestock producers, which could lead to reaching a better productive and reproductive performance of dual-purpose systems

Environmental impact of primary beef production chain in Colombia: Carbon footprint, non-renewable energy and land use using Life Cycle Assessment

In Colombia, the beef production chain accounts for approximately 11.6 million cattle heads and annually produces 933 million kg of the beef carcass. There are no life cycle assessment (LCA) studies that have evaluated the environmental performance of Colombian beef systems. The present study aimed to estimate the carbon footprint (CF), non-renewable energy use, and land use of 251 cow-calf and 275 fattening farms in Colombia. The study also aimed to identify the main hotspots of adverse environmental impacts and propose possible mitigation options and their cost-effectiveness. The impact categories were estimated using the 2006 IPCC and the 2019 Refinement to 2006 IPCC guidelines, databases, and locally estimated emission factors. The functional units used were 1 kg fat and protein corrected milk (FPCM) and 1 kg live weight gain (LWG), leaving the farm gate. Three methods of allocating environmental burdens to meat and milk products were applied: economic, energy, and mass allocation. The adoption of improved pastures was considered a mitigation measure, and an economic assessment was performed to estimate the relative cost-effectiveness of its establishment. A principal component multivariate analysis and a Hierarchical Clustering on Principal Components were performed. The economic allocation method assigned a greater environmental burden to meat (83%), followed by energy content (80%) and mass production (73%). The largest sources of GHG emissions were enteric fermentation and manure deposited on pasture. Both cow-calf and fattening systems had a cluster of farms with better productivity, pasture and cattle management practices, and environmental performance. The CF for meat could be reduced by 33 to 56% for cow-calf and 21 to 25% for fattening farms, by adopting improved pastures. Therefore, our results suggest that GHG emissions can be reduced by adopting improved pastures, better agricultural management practices, efficient fertilizer usage, using the optimal stocking rate, and increasing productivity

Life Cycle Assessment of small, medium and large dairy cattle farms in Colombia

In Colombia, cattle production is responsible for 31% of greenhouse gas (GHG) emissions from the agricultural sector. Dairy farms account for 15% of the Colombian cattle herd. Life Cycle Assessment (LCA) of GHG emissions from these farms are not common, and when performed, are based on a small number of farms. LCA is important because the identification of appropriate GHG mitigation actions requires larger data sets. This study quantified the carbon footprints (CF) on 192 dairy farms in Colombia by using LCA methodology. Farms were classified according to their herd size: small (0-30 animals; n=94), medium (31-50; n=32), large (>50; n=66). Emissions were estimated using the GHG emission factors reported in the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, and locally estimated emission factors. A “cradle to farm gate” system boundary was established, and a physical allocation method proposed by the International Dairy Federation, was used to distribute GHG emissions between co-products. The functional units were 1 kg fat and protein corrected milk (FPCM) and 1 kg live weight gain (LWG). The CF (kg CO2-eq kg-1FPCM/LWG) for medium (1.6 FPCM and 13.8 LWG) and large farmers (1.6 FPCM and 13.1 LWG) were the lowest among the categories. The medium and large farm categories were characterized by implementing better pasture and herd management practices, by the highest milk productivity (3240.8 and 3645.6 kgFPCM Cow-1Year-1) and stocking rate (4.5 AU ha-1;4.4 AU ha-1). It is possible to improve the environmental performance of farms by increasing productivity and adopting better agricultural practices

Diversidad botánica y contenido de metales pesados en la matriz de residuos y los vegetales en el basurero de moravia en medellín, colombia.

Con el fin de establecer el nivel de contaminación por metales pesados (MP), se llevó a cabo una caracterización florística y análisis de la matriz de residuos (MR) y muestras de tejidos vegetales en el morro de basuras de Moravia en Medellín, un antiguo botadero de basuras habitado desde 1984 por más de 17.000 personas. Se identificaron más de 65 especies vegetales, la mayoría de ellas herbáceas, agrupadas en 28 familias. El contenido de MP en 14 diferentes muestras de MR varió considerablemente, yendo de 121 y 9.600 mg/kg de Hg y Pb, respectivamente. El contenido promedio de MP en la MR siguió el orden: Pb and gt; Ni and gt; Cr and gt; Hg and gt; Cd. Hubo absorción de MP en diversas especies vegetales, alcanzando valores máximos de 1,0; 123,7; 263,7 mg/kg en el caso de Hg, Pb y Cr, respectivamente. Sin embargo, a excepción de Lepidium virginicum, los valores de factores de bioconcentración estimados no fueron mayores que 1.0. Dada su cobertura y adaptación a las condiciones del antiguo basurero, Bidens pilosa, Urochloa maxima y L. virginicum, se evidencian como especies adecuadas para el proceso de revegetación del Morro de Moravia. Aún después de 24 años desde la clausura del basurero, se encontraron altos contenidos de MP tanto en la MR como en los tejidos vegetales muestreados. Dado que estudios complementarios a este han mostrado que aún existe producción de lixiviados en Moravia y que existe transferencia activa de metales pesados a la fauna presente en Moravia, existe la necesidad de implementar medidas de reducción de la contaminación en este sitio

Uso del suelo en sistemas de cría y ceba bovina de diferente tamaño en 13 departamentos en Colombia

En 2016, el hato bovino colombiano alcanzó 22,689,420 de cabezas, de los cuales, el 41.2% corresponde a la cadena de producción de carne, cría y ceba. En los sistemas de pastoreo extensivo tradicional y mejorado se localiza el 90% del inventario ganadero correspondiente a la producción de carne. Este carácter extensivo y el bajo valor nutritivo de las gramíneas tropicales ha generado estancamiento del inventario y baja productividad. Mediante los estudios de caracterización se identifican las variables productivas, reproductivas, económicas y sociales que más inciden en la heterogeneidad y homogeneidad entre fincas. Esto permite desarrollar paquetes tecnológicos para incrementar la productividad. El bajo número de caracterizaciones limita el conocimiento del uso del suelo agropecuario y se torna en una barrera para el establecimiento, formulación y gestión de políticas agropecuarias encaminadas al mejoramiento productivo. El objetivo del presente trabajo es mostrar algunas características del uso del suelo agropecuario de las fincas orientadas hacia la cría y ceba, pertenecientes a muy pequeños, pequeños, medianos y grandes ganaderos localizados en 13 departamentos de país

Carbon footprint, non-renewable energy and land use of dual-purpose cattle systems in Colombia using a life cycle assessment approach

This is a post-print, peer-reviewed version of an article published in Livestock Science. The final authenticated version is available online at: https://doi.org/10.1016/j.livsci.2020.10433