1

2

CONTENIDO

Pagina

I. INTRODUCCION .................................................................................................... 4

II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...................................................................... 5

III. OBJETIVOS ............................................................................................................ 6

3.1. General .......................................................................................................... 6

3.2. Especficos ..................................................................................................... 6

IV. HIPOTESIS ............................................................................................................. 6

V. REVISION DE LITERATURA ................................................................................... 7

5.1. Composicin y origen del petrleo ............................................................... 7

5.2. Propiedades fsica y qumicas del petrleo ................................................... 7

5.3. Efecto de los hidrocarburos en el medio ambiente ...................................... 9

5.4. Tecnologas de limpieza del suelo ............................................................... 10

5.4.1. Tecnologa biolgica ........................................................................... 11

5.5. Fitorremediacion ......................................................................................... 11

5.6. Generalidades de bledo espinoso ............................................................... 13

5.7. Suelo ............................................................................................................ 14

5.7.1. Humedad ............................................................................................ 15

5.7.2 .Potencial hidrogeno ........................................................................... 16

5.7.3 .Temperatura ...................................................................................... 16

5.7.5 .Materia orgnica ................................................................................ 16

5.7.5 .Color ................................................................................................... 17

VI. MATERIALES Y METODOS ................................................................................. 19

6.1. Trabajo de campo ........................................................................................ 19

6.1.1. Localizacin del sitio de colecta de suelo .......................................... 19

6.1.2. Procesamiento de suelo ..................................................................... 20

6.1.2.2. Anlisis fsico y qumico del suelo .......................................... 20

6.2. Procesamiento de la especie vegetal .......................................................... 20

6.2.1. Pre-tratamiento de las semillas ......................................................... 20

6.3. Establecimiento de bioensayo ..................................................................... 20

6.4. Variables evaluadas ..................................................................................... 21

6.4.1. Variables del suelo ............................................................................. 21

6.4.1.1. Retencin de humedad ......................................................... 21

6.4.1.2. Temperatura ......................................................................... 22

6.4.1.3. Color ...................................................................................... 22

6.4.1.4. Potencial hidrogeno .............................................................. 22

6.4.1.5. Materia orgnica ................................................................... 22

3

6.4.1.6. Hidrocarburos totales de petrleo ....................................... 22

6.4.2. Variables de la planta .......................................................................... 23

6.4.2.1. Altura ..................................................................................... 23

6.4.2.2. Biomasa seca ......................................................................... 23

6.5. Trabajo de tnel plstico- laboratorio ......................................................... 24

VII. LITERATURA CITADA .......................................................................................... 26

INDICE DE CUADROS Pagina

Cuadro 1. Lmites mximos permisibles para fracciones de hidrocarburos en suelo ........... 10

Cuadro 2. Clasificacin de las diversas tcnicas de limpieza segn el lugar donde se realiza.

suelo ................................................................................................................................................. 11

Cuadro 3. Ventajas de la fitorremediacion ................................................................................. 12

Cuadro 4. Desventajas de la fitorremediacion .......................................................................... 13

Cuadro 5. Composicin media del suelo ..................................................................................... 15

Cuadro 6. Diseo experimental .................................................................................................. 21

Cuadro 7. Variables evaluadas de suelo y planta ...................................................................... 24

INDICE DE FIGURAS Pagina

Figura 1. Divisin de los hidrocarburos ........................................................................................ 8

Figura 2. Amaranthus spinosus. ................................................................................................... 14

Figura 3. Interpretacin del matiz mediante la carta Munsell ................................................ 17

Figura 4. Caracterizacin de los parmetros para identificar el color del suelo ................... 18

Figura 5. Ubicacin satelital de la Universidad Popular de la Chontalpa. .............................. 19

4

I. INTRODUCCIN

El aumento de la poblacin humana y el desarrollo industrial alcanzados durante el siglo XX,

incrementaron las concentraciones de contaminantes slidos y lquidos a niveles crticos. El

manejo inadecuado de los materiales y residuos trajo como consecuencia la aparicin de

problemas de contaminacin, para los cuales ni el ambiente estaba adaptado ni la sociedad

preparada. Entre ellos se destacan los que se producen a causa de la extraccin y el manejo

del petrleo (INE, 2006).

Los problemas ambientales de la explotacin petrolera en yacimientos terrestres se

producen principalmente en la etapa de transporte, ya que a travs de su conduccin por

oleoductos se mantiene el riesgo de contaminacin de suelos y de aguas superficiales y

subterrneas, en el caso de eventuales eventos de derrames. Debido a los sistemas de

control de la red de oleoductos, y a los planes de contingencia diseados por las empresas,

en la actualidad se ha disminuido la cantidad de derrames por roturas de oleoductos, y

tambin su magnitud. A pesar de estas medidas adoptadas, los eventos por derrames

siguen siendo una fuente de contaminacin a la cual se le debe prestar atencin (INE, 2006).

Los componentes del petrleo son biodegradables gracias a la accin de los

microorganismos aunque su degradacin espontnea es relativamente lenta (fenmeno

usualmente conocido como atenuacin natural: sin intervencin humana) (SEMARNAT).

La rehabilitacin de suelos contaminados con hidrocarburos y el tratamiento de los diversos

residuos que produce la actividad petrolera, aplicando tecnologas inspiradas en procesos

naturales, son mtodos ecolgicamente sustentables que minimizan el compromiso

ambiental que pueden originar otros mtodos de restauracin o tratamiento, resultando

ser mtodos ms econmicos y factibles , entre ellas podemos citar algunas tecnologas

verdes o biolgicas como la fitorremediacion que tiene un menor dao ambiental

(SEMARNAT).

5

La fitorremediacion es un mtodo que se basa en la descontaminacin de los suelos,

la depuracin de las aguas residuales o la limpieza del aire interior, usando plantas

vasculares, algas (fitorremediacion) u hongos (mico remediacin) (Molina et al. 1995).

Es por eso que en este proyecto se trabajara con esta tecnologa verde usando el bledo

espinoso (amaranthus spinosus), aplicndola en suelos contaminados por petrleo pesado,

y as poder estudiar y evaluar el potencial fitorremediador de la planta ya antes

mencionadas con el fin de poder aplicarlas en un futuro si se encuentran en ellas las

caractersticas necesarias para remover del suelo estos tipos de contaminantes y as

contribuir a un nuevo avance biotecnolgico en Mxico.

II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Se evaluara mediante un bioensayo el potencial fitorremediador del bledo espinoso

(amaranthus spinosus). El bioensayo se realizara en 4 fases las cuales son: 1. Trabajo de

campo, 2. Procesamiento de la especie vegetal, 3. Establecimiento de bioensayo, 4. Trabajo

laboratorio-tnel de plstico.

Se establecer un diseo experimenta con cinco tratamientos el primer tratamiento ser

nuestro testigo y los otros cuatro tendrn diferente concentraciones de petrleo crudo

pesado esto basndose en el lmite permisible de petrleo en el suelo. Las variables

evaluadas en el suelo sern, la textura, la retencin de humedad, la temperatura, color, pH,

materia orgnica fosforo, nitrgeno, potasio y los hidrocarburos totales de petrleo. Las

variables evaluadas en la planta sern la altura, plntulas, biomasa seca y biomasa radical.

De igual manera se determinara el ndice de toxicidad.

Una vez analizados los resultados obtenidos se determinara si el bledo espinoso

(amaranthus spinosus) puede considerarse como una planta fitorremediadora de suelos

contaminados por petrleo crudo pesado.

6

III. OBJETIVOS

3.1 .General

Evaluar el potencial fitorremediador del bledo espinoso (amaranthus spinosus) en suelos

contaminados por petrleo crudo pesado

3.2. Especficos

Caracterizar las propiedades qumicas y fsicas del suelo testigo as como del suelo

contaminado por petrleo crudo pesado.

Estudiar el comportamiento del bledo espinoso (amaranthus spinosus) en suelo

contaminado por petrleo crudo pesado atreves de la medicin de su altura de la planta,

as como la generacin de biomasa seca area y radical.

Determinar el porcentaje de degradacin de petrleo crudo pesado por el mtodo

gravimtrico extraccin Soxhlet.

IV. HIPOTESIS

La planta bledo espinoso (amaranthus spinosus), al establecerse en suelo contaminado por

petrleo crudo pesado, mostrara su potencial fitorremediador en estos suelos, degradando

la mayora del porcentaje de este contaminante.

7

V. REVISION DE LITERARURA

5.1. Composicin y origen del petrleo

La palabra petrleo procede del latn petroleum (petra-piedra y leum-aceite) y significa

aceite de piedra (PEMEX, 1988). El petrleo se forma a partir de la descomposicin en la

biomasa durante largos periodos de tiempo geolgico. Las reacciones qumicas son

complejas bajo condiciones de alta presin y temperatura a profundidad en formaciones

sedimentarias (Freedman, 1995).

Han existido varias teoras sobre el origen del petrleo pero hasta la fecha no se ha logrado

dar una explicacin completamente satisfactoria, estas teoras se pueden clasificar en dos

grupos en teora orgnica y teora inorgnica. Teora Inorgnica: Explica el origen de estos

hidrocarburos gracias a la combinacin de elementos qumicos como el carbono y el

hidrgeno sometidos a altas temperaturas y presiones, ubicados en capas muy profundas

de la tierra. Teora Orgnica: Segn esta teora, el petrleo y el gas natural se han formado

por la transformacin de la materia orgnica vegetal y animal, cuya estructura molecular ha

sufrido alteraciones por efecto de altas temperaturas, accin de bacterias y

microorganismos, altas presiones en el subsuelo y otros agentes a lo largo de millones de

aos. Esta teora es la ms aceptada actualmente (Covantes, 1988).

El petrleo est constituido por varios hidrocarburos. Una composicin media del petrleo

podra estimarse en 85% carbono, 12% hidrogeno y 3% azufre + oxigeno + nitrgeno

adems de varios elementos metlicos. En ocasiones el petrleo viene acompaado por

notables cantidades de gases como H2S, CO2, N (Botello, 1996).

5.2. Propiedades fsicas y qumicas del petrleo

El petrleo se encuentra presente en el subsuelo, impregnado en formaciones de tipo

arenoso y calcreo. Dentro de sus propiedades fisicoqumicas el petrleo que asume los

tres estados fsicos de la materia: slido, lquido y gaseoso, segn su composicin,

temperatura y presin a que se encuentra. El color vara entre el mbar y el negro; su

8

densidad es de 0.75 a 1.01 g mL-1. En estado gaseoso es inodoro, incoloro e inspido. Por lo

que, como medida de seguridad, se le mezcla un compuesto sulfuroso (mercaptano) para

descubrir su presencia y evitar intoxicaciones. Se puede hallar solo o mezclado con el

petrleo lquido dentro de un mismo yacimiento, su punto de ebullicin no es constante.

Dentro del subsuelo se encuentra por lo general encima de una capa de agua, hallndose

en la parte superior una de gas. Los hidrocarburos no se encuentran distribuidos

uniformemente en las capas del subsuelo (Covantes, 1988).

Wade (2004) menciona que los componentes principales del petrleo crudo son los alcanos,

algunos hidrocarburos aromticos y otros compuestos, no deseados, que contienen

nitrgeno y azufre.

Botello (1996) seala que la composicin tpica de un petrleo crudo consta de los

hidrocarburos saturados que representan el 30%, los hidrocarburos naftnicos el 50%, los

hidrocarburos aromticos el 15% y los compuestos polares el 5%.

Los hidrocarburos estn divididos en dos tipos principales, hidrocarburos alifticos e

hidrocarburos aromticos (Figura 1). Los hidrocarburos alifticos se clasifican en tres grupos

principales: alcanos, alquenos y alquinos. Los alcanos son hidrocarburos en donde todos los

enlaces son enlaces sencillos, los alquenos contienen un doble enlace carbono-carbono, y

los alquinos contienen un triple enlace carbono-carbono (Carey, 1999).

Figura 1. Divisin de los hidrocarburos (Morrison y Boyd, 1998).

HidrocarburosAlifaticos

Alcanos

Alquinos

Alquenos

Alifatico ciclicos

Aromaticos

9

Los hidrocarburos constituyen del 50-98 % de la composicin total del petrleo, estn

formados por alcanos, ciclo alcanos y compuestos aromticos. Los aromticos tienen al

menos un anillo bencnico en su estructura (Botello, 2005).

Los alcanos son casi insolubles en agua debido a su baja polaridad y a su incapacidad para

formar enlaces con el hidrgeno. Los alcanos lquidos son miscibles entre s, en general se

disuelven en disolventes de baja polaridad como el benceno, tetracloruro de carbono,

cloroformo y otros alcanos. Su densidad se incrementa con el tamao de la molcula, por

lo general en todos los casos son menos densos que el agua (Morrison y Boyd, 1998). Los

ciclo alcanos son no polares, relativamente inertes y con puntos de ebullicin que dependen

de sus masas moleculares. Se encuentran en la forma cclica ms compacta, por lo que sus

propiedades fsicas son similares a los de los alcanos ramificados (Wade, 2004).

Los hidrocarburos aromticos son lquidos o slidos a temperatura ambiente y sus puntos

de ebullicin estn cercanos a los de los ciclo alcanos correspondientes. Al igual que los

hidrocarburos descritos antes, los aromticos son poco polares o no polares, por lo que no

se disuelven en agua. Los electrones de los anillos aromticos pueden tener una dbil

atraccin con enlaces polares de otras molculas, lo cual los hace excelentes solventes

orgnicos. La unin de dos anillos bencnicos produce hidrocarburos poli aromticos (HPA).

Estos compuestos son de inters ambiental y de salud pblica por sus propiedades

carcinognicas (Botello, 2005).

5.3. Efecto de los hidrocarburos en el medio ambiente

Los problemas de contaminacin de suelo y de agua por hidrocarburos se deben

principalmente a la falta de mantenimiento de instalaciones petroleras, explosiones en

instalaciones de alto riesgo, y fugas en las lneas de conduccin (Jimnez, 2002; INE, 2007).

Algunos hidrocarburos son depositados y acumulados en el suelo y otros pueden alcanzar

los mantos freticos y formar capas en forma de nata. Los hidrocarburos rompen los

agregados del suelo y modifican su estructura, disminuyen la capacidad de retencin de

10

agua disponible para las plantas y, como consecuencia de su composicin qumica,

modifican la relacin carbono nitrgeno (C/N) propiciando la inmovilizacin de N y mayor

liberacin de CO2 a la atmsfera (Gutirrez y Zavala, 2002; Lpez-Martnez et al., 2005;

Adams y Morales-Garca, 2008).

El impacto negativo que provocan los contaminantes en el suelo es muy grave, ya que

reducen e inhiben la cobertura vegetal, la fauna y la micro fauna, y provocan contaminacin

por infiltracin hacia los mantos freticos (Pardo et al., 2004). Adems, esta contaminacin

tiene impacto de tipo econmico, social y de salud pblica en zonas aledaas a la

contaminacin, provocando enfermedades como cncer, el cual ha aumentado

significativamente en los ltimos aos como consecuencia de la contaminacin por

hidrocarburos y otros compuestos txicos liberados al ambiente (Adams y Morales-Garca,

2008).

Cuadro 1. Lmites mximos permisibles para fracciones de hidrocarburos en suelo

Fraccin de hidrocarburo

Uso de suelo predominante ( mg/kg base seca)

Agrcola Domestico Industrial

Ligera 200 200 500

Media 1200 1200 5000

Pesada 3000 3000 6000

Fuente: NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-138-SEMARNAT/SS-2003

5.4. Tecnologas de limpieza del suelo

Las tcnicas de limpieza o tecnologas de remediacin de suelos se clasifican segn el lugar

donde se realizan, agrupndose en tres tipos: In Situ, On Site y Ex Situ; segn el tipo de

tratamiento son de naturaleza fisicoqumica y biolgica (Cuadro 2). (Lpez-Martnez et al.,

2005).

11

Cuadro 2. Clasificacin de las diversas tcnicas de limpieza segn el lugar donde se realiza.

In Situ Ex Situ y On Site

1. Extraccion de vapores del suelo y aspercion del aire 1. Lavado de suelo 2. Enjuague de suelo 2. Desorcin trmica 3. Barreras Electrocineticas 3. Extraccion con el solvente 4. Vitrificacion 4. Deshalogenacion qumica 5. Estabilizacion y solidificacion 5. Biologia 6. Biologia 5.1. Biorremediacion 6.1. Biorremediacion 5.2. Biolabranza 6.2. Biolabranza 5.3. En fase de lechada

6.3. Bioaumentacion 5.4. Composteo 6.4. Bioestimulacion 5.5. Bioaumentacion 6.5. Bioventeo 5.6. Bioventeo

6.6. Fitorremediacion 5.7. Fitorremediacion

Fuente: Seonez et al., 1999.

5.4.1. Tecnologas biolgicas

Las tecnologas biolgicas se refieren al uso de seres vivos, no daan el suelo y conservan el

ambiente (Ortiz, 1999). La aplicacin de esta tecnologa debe considerar las condiciones

especficas del medio a descontaminar, evaluar las interacciones del 12 suelo con el

contaminante, de los microorganismos aplicados con los contaminantes y de los

microorganismos aplicados con las poblaciones nativas del suelo (Telysheva et al., 2002).

Una de las tecnologas biolgicas es la fitorremediacion, se basa en el uso de plantas

tolerantes a sustancias contaminantes en el suelo.

5.5. Fitorremediacion

El concepto fitorremediacion deriva del prefijo griego phyto (planta) y de la raz latina

remedium (remover). Se refiere al uso de las plantas verdes con capacidad natural, o por

mejoramiento gentico, para remover o estabilizar compuestos orgnicos txicos y para

recuperar las condiciones originales del suelo (Cunningham et al., 1996). La

fitorremediacion tiene como objetivo degradar, asimilar, metabolizar o desintoxicar suelos

afectados por metales pesados, compuestos orgnicos y compuestos radioactivos. Esta

12

tecnologa se basa en la accin combinada de plantas y microorganismos, con capacidad

fisiolgica y bioqumica para absorber, retener, degradar o transformar sustancias

contaminantes a formas menos txicas (Harvey et al., 2002).

Una planta fitorremediadora realiza la absorcin, la excrecin y la desintoxicacin del

contaminante del sustrato afectado. La absorcin de contaminantes se realiza a travs de

las races y las hojas mediante las estomas y la cutcula de la epidermis (Lpez-Martnez et

al., 2005). La absorcin ocurre en la rizodermis de las races jvenes, que absorben los

compuestos por smosis dependiendo de factores externos como la temperatura y el pH

del suelo. Otros factores importantes que inciden en la penetracin del contaminante son

su peso molecular e hidrofobicidad, ambas determinan que las molculas atraviesen las

membranas celulares de la planta. Despus de cruzar la membrana, los contaminantes son

distribuidos a travs de toda la planta (Harvey et al., 2002).

Cuadro 3. Ventajas de la fitorremediacion

Ventajas

1. Se puede realizar In Situ, incluye bajo costo, mnima desorganizacin del sitio y emisiones de reas insignificantes.

2. Uso de energa solar disponible para realizar procesos fisiolgicos,

qumicos y fsicos, tales como absorcin, transformacin, acumulacin extraccin, contencin y degradacin microbiana.

3. Socialmente es aceptada por comunidades circunvenidas y por agencias

reguladoras del medio ambiente como tecnolgica que no altera el entorno ambiental.

4. Aplicado a un amplio rango de contaminante.

Fuentes: Cunningham et al., 1996.

13

Cuadro 4. Ventajas de la fitorremediacion

Desventajas

1. Es una tecnologa que se aplica para cierto grado de contaminacin y en etapas finales de la remediacin. 2. Se requiere ms tiempo que otras tecnologas

3. En pocas de invierno en las plantas de hojas caducifolias, generalmente el agua del suelo no es transpirada por un largo periodo de tiempo lo que

dificulta la fitorremediacion.

Fuentes: Cunningham et al., 1996.

5.6. Generalidades de bledo espinoso (amaranthus Spinosus)

Hierba decumbente o ascendente anual de 0,6-1,4 m de alto. Tallo marrn oscuro, verde

claro a oscuro y rojizo, con tonalidades rojizas y prpuras en algunas zonas del tallo,

esparcidamente viloso a glabro, estras en las zonas rojizas y prpuras cuando la planta

crece en ambientes secos; espinas en pares, de 0,3-1,5 cm de largo, con una orientacin de

casi 90 respecto al tallo. Hojas lanceolado-elpticas a ovadoelpticas, de 0,8-5 (9) cm de

largo, 0,5-3 cm de ancho, cartceas a membranosas, esparcidamente vilosas a glabras;

nervio principal y secundarios prominentes en la superficie abaxial, con dos lneas continuas

a lo largo de los mrgenes; pecolo de 1-7 cm de largo; base atenuada; margen entero; pice

angostamente corto-acuminado, con una espina terminal de 1-1,5 mm de largo.

Inflorescencias en espigas terminales, 4-10 (12) cm de largo, 0,5-0,8 cm de ancho y en

fascculos o glomrulos axilares, 2-7 cm de largo, 0,5-1 cm de ancho; espigas ubtendidas por

un par de espinas de 3-6 mm de largo; brcteas ms cortas que los spalos,

excepcionalmente ms grandes, ovadas a lanceoladas, 1.5-1.5 mm de largo, 0.6-0.9 mm de

ancho, carinadas, glabras a esparcidamente vilosas, pice mucronado a pungente. Flores

masculinas localizadas en las espigas; perianto foliceo compuesto por 5 spalos de 1.2-2.5

mm de largo, 0.6-0.8 mm de ancho, subiguales, ovado-oblongos a oblongo-espatulados, con

el nervio central verdoso y los mrgenes translcidos, glabros; pice mucronado a

apiculado. Estambres 5, libres entre s; filamentos homodnamos, de 1,2-1,8 mm de largo;

anteras paralelas con dehiscencia longitudinal extrorsa. Flores femeninas localizadas en los

glomrulos y fascculos axilares; perianto foliceo compuesto por 5 spalos de 1-2,5 mm de

14

largo, 0,6-0,7 mm de ancho, rectos, subiguales, uninervados, glabros. Estigmas 3; estilos

terminales de 0,4-0,7 mm de largo, separados en la base. Fruto un utrculo encapsulado en

el perianto, de 1,5-2 mm de largo, 0,6-0,8 mm de ancho, pocas veces indehiscente. Semillas

de 0,8-1 mm de dimetro, orbiculares y lenticulares en seccin transversal, de color vino

tinto a marrn brillante (Pinto et al., 2010).

Figura 2. Amaranthus spinosus. a) Rama reproductora. b) Detalle de la flor. c) Brctea. d)

Spalo de la flor masculina. e) spalo de la flor femenina. f) semilla (Pinto et al., 2010).

5.7. El suelo

El suelo es un complejo dinmico constituido por las fases slida, lquida y gaseosa,

interrelacionadas, cuyos parmetros fundamentales se basan en relaciones de masa

modifica esta evolucin, altera el equilibrio, bien por acciones agroforestales, por

contaminacin o por ocupacin. El Cuadro 5 muestra la composicin media del suelo.

15

Cuadro 5. Composicin media del suelo

Fraccin Proporcin

(%)

Mineral

Volumen 38 Peso 95

Orgnica Volumen 12

Peso 5

Fase liquida

15 a 35

Fase solida

16 a 35

Fuente: Seonez et al., 1999

Los componentes bsicos del suelo son arena, limo y arcilla de diferentes tamaos. La fase

slida tiene dos componentes bsicos: la fraccin mineral y la fraccin orgnica (Seonez et

al., 1999). Los suelos ricos en arcilla presentan una compacidad en hmedo, esto se traduce

en una cierta plasticidad y adherencia; en estado seco en una rigidez. La adhesividad es el

resultado de la tensin superficial y expresa la capacidad para adherirse a las superficies

(Porta et al., 1999).

5.7.1. Humedad

El trmino humedad hace referencia a la cantidad de agua de un horizonte en el momento

de estudiar el perfil (Porta et al., 1999). La humedad vara en funcin de la textura,

estructura y el tamao de los poros distribuidos en el suelo (Charman y Murphy, 2007). El

contenido de agua en el suelo puede ser benfico, pero en algunos casos tambin

perjudicial. El exceso de agua en los suelos favorece la lixiviacin de sales y de algunos otros

compuestos; por lo tanto, el agua es regulador importante de las actividades fsicas,

qumicas y biolgicas en el suelo (Fernndez et al., 2006).

16

5.7.2. Potencial hidrgeno

El potencial hidrgeno (pH) es una propiedad qumica del suelo que tiene un efecto

importante en el desarrollo de los seres vivos (incluidos microorganismos y plantas). La

interpretacin del pH se refiere a la concentracin de iones hidrgeno activos (H+)

presentes en la fase lquida del suelo, por la interaccin de los componentes slidos y

lquidos. Denota la medida de alcalinidad, neutralidad o acidez del suelo (Fernndez et al.,

2006). Un pH 7 denota neutralidad, valores mayores de 7 indican alcalinidad y menores de

7 indican acidez del suelo. Estrictamente, esto representa el logaritmo negativo de la

concentracin de iones de hidrgeno en una suspensin especfica de suelo/agua. Los

niveles adecuados de pH en el suelo para las plantas varan entre 5.5 y 8.0 (Charman y

Murphy 2007).

5.7.3. Temperatura

La temperatura del suelo depende, fundamentalmente, de la intensidad de la radiacin

solar recibida (Fuentes, 2002). Es un factor de gran importancia en la produccin vegetal,

afecta el crecimiento y desarrollo de los vegetales por tres vas: temperatura de la planta,

temperatura del aire atmosfrico cercano a la superficie y temperatura del suelo. La

temperatura influye en la germinacin y emergencia de la planta, en la actividad metablica

de las races y en la absorcin radical, en las reacciones qumicas que ocurren en el suelo,

en la actividad de los microorganismos, as mismo en los procesos fsicos, como los difusivos

y potencial de agua en el suelo (Honorato, 2000).

5.7.4. Materia orgnica

La materia orgnica del suelo procede mayoritariamente de los restos de tejidos vegetales

y, secundariamente, de los residuos animales. Favorece la formacin de grumos o

aglomerados de suelo franco o friable, lo cual lo hace ms apto para ser cultivado (Porta et

al., 1999). Las partculas del suelo contienen fracciones de arcillas y materia orgnica. Estos

componentes generalmente imparten a la superficie de las partculas del suelo una carga

elctrica negativa, permite al suelo retener humedad por su interaccin electrosttica con

17

el agua debido a su caracterstica polar y a la carga parcial positiva del tomo de hidrgeno

en la molcula (Bohn et al., 2001).

El contenido de materia orgnica del suelo contaminado es la suma de materia biognica

(por la descomposicin de vegetales y animales) y materia petrognica (por hidrocarburos)

(Rontani et al., 1985). Los tipos de suelos ms comnmente afectados son de zonas bajas,

las mismas que presentan altos contenidos de materia orgnica y arcilla (tpicamente

Histosoles y Gleysoles) (Palma y Cisneros, 1996).

5.7.5. Color

El color del suelo es el resultado de las cantidades de materia orgnica y de algunos

minerales especficos (Graetz, 1992). Se caracteriza a partir de los tres parmetros bsicos

que lo componen, cada color puede asociarse a un punto del espacio color, los parmetros

considerados son: Matiz (Figura 3), brillo e intensidad cromtica (Figura 4) (Porta et al.,

2004).

Figura 3. Interpretacin del matiz mediante la carta Munsell (Porta et al., 2004).

18

Figura 4. Caracterizacin de los parmetros para identificar el color del suelo (Porta et al., 2004).

19

VI. MATERIALES Y METODOS

6.1. Trabajo de campo

6.1.1. Localizacin del sitio de colecta del suelo

El rea elegida para la colecta de suelo se localiza en los terrenos de la Universidad Popular

de la Chontalpa ubicada en la R/a paso y playa del municipio de Crdenas, Tabasco; entre

las coordenadas: 17 57 34.96, -93 2158.30.

Figura 5. Ubicacin satelital de la Universidad Popular de la Chontalpa.

20

6.1.2 Procesamiento del suelo

Se colectara 40 kg de suelo de la rea ya antes mencionada con ayuda de una pala, teniendo

cuidado de no contaminar el suelo. Se transportara hasta el laboratorio a temperatura

ambiente en recipientes de plsticos cerrados. Las muestras obtenidas de suelo se secaran

al ambiente bajo sombra durante dos das posteriormente se tamizaran en malla de 0.5 cm

de abertura, despus se pesara 2 kg por cada unidad experimental.

6.1.2.1 Anlisis fsico y qumico del suelo

Los anlisis del suelo se realizaran de acuerdo a las de rutinas analticas indicadas en la

NOM-021-RECNAT-2000. El pH mediante potenciometria, la materia orgnica por oxidacin

con dicromato de potasio, nitrgeno inorgnico mediante micro-Kjeldhal, fsforo Olsen con

bicarbonato de sodio 0.5 N, y textura por Bouyoucos.

6.2 Procesamiento de la especie vegetal

Las semillas del bledo espinoso (amaranthus spinosus) se adquirirn en un expendio

especializado en el estado de Tabasco y se conservaron a temperatura ambiente y en la

obscuridad.

6.2.1 Pre-tratamiento de las semillas

Las semillas de la especies se seleccionaran manualmente eliminando las daadas. Estas se

colocaran dentro de un papel filtro, el cual se sumergir en solucin con detergente

comercial (2%) durante 30 min con agitacin constante y se desinfectaran, bajo condiciones

estriles, se sumergirn en hipoclorito de sodio al 10% y 0.1 mL de Tween-20 por 30 min.

Las semillas se enjuagaran tres veces con agua des ionizada estril.

6.3. Establecimiento de bioensayo

El bioensayo se establecer durante 90 das bajo condiciones de tnel-plstico en las

instalaciones de la Universidad Popular de la Chontalpa en el estado de Tabasco. Se

evaluaran 5 tratamientos basado en 4 concentraciones y el testigo, se utilizaran 3

21

repeticiones por tratamiento, en total sern 15 unidades experimentales (Cuadro 6). El

petrleo utilizado proceder del Activo de produccin samaria luna localizados en el estado

de Tabasco. Las concentraciones evaluadas sern 0, 6000, 12000, 180000, 24000 mg/ kg -1

de petrleo por cada 2 kg de suelo seco.

Las unidades experimentales sern unas masetas. El suelo se extender en una charola de

metal inoxidable, se pesara el petrleo para cada tratamiento y se adicionara al suelo. Se

homogenizara el petrleo con una esptula de acero inoxidable. El suelo se humedecer

con 40 % de agua, 24 horas despus se sembrara la semilla del bledo espinoso (amaranthus

spinosus). Se utilizara 20 ml de diclorometano (EMD, EM-DX0835-5, 84.93% de pureza, CAS

75-09-2) por unidad experimenta para lavar el interior del recipiente donde se pes el

petrleo, la mezcla petrleo-solvente y se adicionara en el suelo del tratamiento respectivo.

Cuadro 6. Diseo experimental

Tratamiento Concentracin petrleo relacin Suelo seco (kg) unidad

experimental peso-peso (mg/ kg-1)

1 Testigo 2 1,2,3

2 6000 2 4,5,6 3 12000 2 7,8,9 4 18000 2 10,11,12

5 24000 2 13,14,15

6.4. Variables evaluadas

Las variables evaluadas durante el bioensayo fueron 10 en el suelo y 3 en la planta de bledo

espinoso (amaranthus spinosus).

6.4.1. Variables del suelo

6.4.1.1. Retencin de humedad

La retencin de humedad del suelo se realizara el da 90. Se secara el suelo bajo sombra se

molera con mazo y se tamizara en una malla de 0.5 cm de abertura y se introducir en

22

recipiente de 2 kg de capacidad. A la tapa del recipiente se la ara dos agujeros, se adicionara

agua, 24 horas despus se calculara la retencin de agua en el suelo. El agua no retenida se

recuper en matraces.

6.4.1.2. Temperatura

El registro de temperatura se efectuara de manera diaria durante los 90 das. Se utilizara un

termmetro digital con precisin de 0.01 C, marca Hanna Instruments, modelo HI 8424. La

temperatura se leer a 5.0 cm de profundidad en la parte central de la unidad experimental.

6.4.1.3. Color

La determinacin del color de suelo se realizara a travs del mtodo AS-22 especificado en

la NOM-021-RECNAT-2000. Se tomara una muestra de suelo seco y por comparacin se

determinara el color, despus se humedecer a capacidad de campo con agua y se

determin el color del suelo hmedo. Se utilizaran parmetros matiz, brillo e intensidad.

6.4.1.4. Potencial hidrgeno

El potencial de hidrogeno se determinara en muestras de suelo colectadas los das 1 y 90.

Se utilizaran 10 g de suelo de cada unidad experimental, despus se aplicara el mtodo AS-

02 especificado en la NOM-021-RECNAT-2000.

6.4.1.5. Materia orgnica

La materia orgnica se determinara de muestras con petrleo colectadas el da 90 para cada

una de las unidades experimentales. Se utilizara 5 g de suelo seco en un crisol, despus se

colocara en una mufla a 450 C durante 24 horas. El suelo sin petrleo se determinara

mediante el mtodo de walkley y black segn se indica en la NOM-021-RECNAT-2000

6.4.1.6. Hidrocarburos totales del petrleo

La extraccin de los hidrocarburos totales de petrleo se realizara con equipo Soxhlet y se

aplicara el mtodo gravimtrico HTPs. La cuantificacin gravimtrica del petrleo se

realizara en las muestras colectadas el da 90 de la fase experimental. Se fabricaran

23

cartuchos con papel filtro marca whatman no. 42, despus se pesara 10 g de suelo en cada

cartucho, se introducir el equipo de extraccin soxhlet. Se utilizara 110 ml de

diclorometano, el reflujo ser durante 8 horas. El sistema de enfriamiento se mantendr a

4 C

Una vez tenidas las concentraciones iniciales y finales de hidrocarburos por cada unidad

experimental se aplicara la siguiente frmula para determinar la tasa de degradacin en

porcentaje

Tasa (%) = (CI HC CFHC / CI HC) *100

Siendo:

Tasa (%) = tasa de degradacin de HC (%)

CIHC = Concentracin inicial de HC

CFHC = Concentracin final de HC

6.4.2. Variables de la planta

6.4.2.1. Altura

La altura del bledo espinoso (amaranthus spinosus). Se medir con una regla graduada en

mm y cm, desde la base del tallo hasta la parte apical de la hoja ms alta. Le medicin se

realizara los das 15, 30, 45, 60, 75, 90 despus del inicio del experimento.

6.4.2.2. Biomasa seca

La biomasa area seca (hojas y tallos) y la biomasa radical se obtendrn despus de la

cosecha. La parte area y la parte radical se introducirn por separado en bolsas de papel

etiquetadas, se secaran en estufa a 72C durante 72 horas, despus se pesara el material

vegetal seco en una balanza digital con precisin de 0.01 g.

24

6.5. Trabajo en tnel plstico laboratorio

Se evaluarn de manera peridica las variables indicadas en el cuadro 7. Se calcularan los

ndices relativos y absolutos de fitotoxicidad de acuerdo a las siguientes ecuaciones:

IRF = 1 Tp / XTt IAF = IRF

Donde:

IRF = ndice relativo de fitoxicidad

Tp = Tratamiento con petrleo

XTt = Tratamiento testigo

IAF = ndice Absoluto de fitotoxicidad

IRF = ndice Relativo de fitotoxicidad

Entonces s:

IRF = 0, El petrleo crudo pesado no produce daos en la planta

IRF > 0, El petrleo crudo pesado causa efectos txicos en la planta

Cuadro 7. Variables evaluadas de suelo y planta

Variable/ unidad Definicion Tecnicas Frecuencia

de medicion

Suelo

Textura (%) Proporcion de limo, arcilla y Bouyoucus (NOM 021 Dia 1

arena RECNAT 2000)

Retencion de humedad Capacidad de retencion de Recipientes con salida Dia 90

(%) humedad en el suelo reguladora de agua

Temperatura (C) Calor del suelo Termometro digital Diario

Color de suelo Color del suelo Tabla colores munsell Dia 90

PH Cantidad de iones H+ OH- Potenciometria (NOM 021 Dias 1 y 90

en soluciones de suelo RECNAT 2000)

Materia organica (%) Residuos vegetales y Calcinacion en mufla a Dias 1 y 90

animales vivos o muertos 450C durante 24 horas

Fosforo (mg kg) Fosforo Olsen NOM 021 RECNAT 200 Dia 1

Nitrogeno (mg kg) Nitrogeni inorganico NOM 021 RECNAT 200 Dia 1

Potasio (Cmol kg Potasio NOM 021 RECNAT 200 Dia 1

Petroleo (mg kg base seca) Petroleo presente en el Gavimetria (EPA 418.1 Dias 1 y 90

suelo modificada)

25

Planta

Altura (cm) Longitud desde la base del Medicion con regla con cm Cada 15 dias

tallo hasta el primordio foliar y mm

Biomasa aerea seca (g) Tallos y hojas secas Gavimetria (72C, 72 horas) Dia 90

biomasa radical seca (g) Raices secas Gavimetria (72C, 72 horas) Dia 90

26

VII. LITERATURA CITADA

Adams RH.; Morales-Garca F. 2008. Concentracin residual de hidrocarburos en el

suelo del trpico I: Consideraciones para la salud pblica y proteccin al ganado.

Interciencia. 37: 476-482.

Bohn H.L., McNeal B.L., O'Connor G.A. 2001. Soil Chemistry 3 ed. Wiley. Nueva

York,NY, EEUU. 303 p.

Botello V.A. 1996. Caractersticas, composicin y propiedades fisicoqumicas del

petrleo. In: A.V. Botello, L.J. Rojas G., A. Bentez J. y L.D. Zrate (Eds.).Golfo de

Mxico. Contaminacin e Impacto Ambiental: Diagnstico y Tendencias. Programa

EPOMEX. Universidad Autnoma de Campeche. pp. 203-210

Botello A.V. 2005. Caractersticas, composicin y propiedades fisicoqumicas del

petrleo. In: A.V. Botello, J. Rendn von Osten, G. Gold-Bouchot y C. Agraz-

Hernndez (Eds.). Golfo de Mxico. Contaminacin e Impacto Ambiental:

Diagnstico y Tendencias. 2a. ed. Universidad Autnoma de Campeche, Universidad

Nacional Autnoma de Mxico, Instituto Nacional de Ecologa. Campeche, Mx. pp.

261-268

Carey F.A. 1999. Qumica Orgnica. 3a. ed. Editorial McGraw-Hill. Madrid, Esp. 1131

p.

Charman E.V.P., and Murphy W.B. 2007. Soils their properties and management.

University Press Oxford. Third edition. Oxford, NY. 461 p.

Covantes H. 1988. El petrleo. Petrleos Mexicanos. Edicin conmemorativa.

Mxico D.F. 176 p.

27

Cunningham SD.; Anderson TA.; Schwab AP.; Hsu FC. 1996. Phytoremediation of

soils contaminated with organic pollutants. Advances in Agronomy. 56:55113.

Fernndez L.L.C., Rojas A.G.N., Roldn C.G.T., Ramrez E.M., Zegarra M.G.H.,

Hernndez U.R., Reyes A.J.R., Hernndez F.D. y Arce O.M.J. 2006. Manual de

Tcnicas de Anlisis de suelos aplicadas a la remediacin de sitios contaminados.

Instituto Mexicano del Petrleo. 1a. ed. Mxico, D. F. 180 p.

Freedman B. 1995. Environmental Ecology. The ecological effects of pollution,

disturbance and stresses. 2nd. ed. Academic Press. San Diego, CA. USA. 424 p.

Fuentes Y.J.L. 2002. Manual prctico sobre utilizacin de suelo y fertilizantes.

Ediciones Mundi-prensa. 2a. ed. Madrid, Esp. 159 p.

Graetz H.A. 1992. Suelos y fertilizacin. 2 ed. Editorial Trillas. Mxico, D.F. 80 p.

Gutirrez CC.; Zavala CJ. 2002. Rasgos hidromrficos de suelos tropicales

contaminados con hidrocarburos. Terra Latinoamericana. 20:101-111.

Harvey P., Campanella B., Castro P.M.L., Harms H., Lichtfouse E., Schffner A.,

Smrcek S., and Werck-Reichhart D. 2002. Phytoremediation of Polyaromatic

Hydrocarbons, Anilines and Phenols. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 9: 29-47

Honorato P.R. 2000. Manual de Edafologia. 4a. ed. Editorial Alfaomega. Mxico, D.F.

267 p.

INE (Instituto Nacional de Ecologa). 2006. Fuentes de contaminacin en Mxico.

Consultado en Marzo del 2014.

Jimnez BE. 2002. La contaminacin ambiental en Mxico. Editorial LIMUSA S.A. de

C.V. Primera edicin, pp. 641-650.

28

Lpez-Martnez S.; Gallegos-Martnez EM.; Prez FL.; Gutirrez RM. 2005.

Mecanismos de fitorremediacin de suelos contaminados con molculas orgnicas

xenobiticas. Revista Internacional de Contaminacin Ambiental. 21: 91-105.

Molina Snchez D, J Luque, M Amari, R Mac Karthy, C Lisoni, J Quinteros y O

mackeprang. 1995. Recuperacin edfica y revegetacin de reas afectadas por

derrames de petrleo.

Morrison R.T. y Boyd R.N. 1998. Qumica Orgnica. 5a. ed. Editorial Pearson Addison

Wesley. Mxico, D.F. 1474 p.

Ortiz C.A. 1999. Biodegradacin de petrleo crudo (Maya) en una matriz slida, en

reactores tipo columna. Tesis Maestra en Ciencias en Biotecnologa. Universidad

Autnoma del Estado de Morelos. Centro de Investigaciones en Biotecnologa

(CEIB/UAEM). Cuernavaca, Morelos. 76 p.

Palma L.D. y Cisneros J. 1996. plan de uso sustentable de los suelos de Tabasco. Vol.

1. Fundacin PROCEDE Tabasco A.C. Villahermosa, Tabasco, Mxico

Pardo CJ.; Perdomo RC.; Benavides LM. 2004. Efecto de la adicin de fertilizantes

inorgnicos compuestos en la degradacin de hidrocarburos en suelos

contaminados con petrleo. NOVA. 2: 44-49.

PEMEX (Petrleos Mexicanos). 1988. El Petrleo. Edicin revisada y redactada por

H. Covantes. Mxico, D.F. 176 p.

Pinto C. Velzquez O. 2010. Sinopsis del subgnero amaranthus en Venezuela. PDF.

348349 p

29

Porta C.J., Lpez-Acevedo R.M. y Roquero L.C. 1999. Edafologa para la agricultura y

el medio ambiente. 2a. ed. Editorial Mundi-Prensa. Mexico, D.F. 849 p.

Rontani J.F., Booser-Joulac F., Rambeloarisoa E., Bertrand J.C. y Giust G.E. 1985.

Analytical study of Asthart crude oil. Chemosphere 14:1413-1422

Seonez C.M., Chacn A.J.A., Gutirrez O.A. y Angulo A.I. 1999. Contaminacin del

suelo: estudios, tratamientos y gestin. 2a. edicin. Ediciones Mundi-Prensa.

Madrid, Esp. 352 p.

Telysheva G., Dizhbite T., Lebedeva G., Rossinskaja G., Jurkjane V., Treikale O.,

Yiesturs U., and Daugavietis M. 2002. Lignin- based products stimulating soil

phytoremediation. Acta Biotechnol. 22: 167-173

Wade L.G. Jr. 2004. Qumica orgnica. 5a. ed. Editorial Prentice Hall. Madrid, Esp.

1296 p.