“REMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON PLOMO (Pb ...

1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA

FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL

“REMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON PLOMO

(Pb) MEDIANTE EL EMPLEO DE GIRASOL (Helianthus annuus)

Y ESTIÉRCOL DE LOMBRIZ ROJA (Eisenia foetida) EN

CONDICIONES CONTROLADAS ”

Tesis presentada por la Bachiller

SHADAI EMILY

FEBRES FLORES

Para optar el título profesional de

INGENIERA AMBIENTAL.

Asesor:

Dr. Guido Juan Sarmiento Sarmiento

AREQUIPA - PERÚ

2019

2

JURADO DICTAMINADOR

Luis Alberto Alvarez Soto

Presidente

Juan Manuel Jara Gonzales Juan Carlos Licona Paniagua

Integrante Secretario

3

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a Dios por bendecirme con la vida, por guiarme a lo largo de mi existencia, ser el ente

donde me sostuve cuando quise renunciar, por darme la fortaleza en aquellos momentos de

dificultad y de debilidad.

Gracias a mis padres: John y Matilde; por ser los principales promotores de mis sueños, por confiar

y creer en mi, en mis expectativas, por los consejos, valores y principios que me han inculcado.

Agradezco a todos los docentes de la Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental de la

Universidad Nacional San Agustín Arequipa, por haber compartido sus conocimientos a lo largo

de la preparación de mi profesión, de manera especial, al Ing. Guido Sarmiento, asesor del

proyecto de tesis quien ha guiado con su paciencia, y su rectitud como docente.

DEDICATORIA

La presente tesis es dedicada principalmente a Dios, por ser el inspirador y el principal proveedor

de fuerza para continuar en este proceso de obtener uno de los anhelos más deseados.

A mis padres, por su amor, trabajo y sacrificio en todos estos anos, gracias a ustedes he logrado

llegar hasta aquí y convertirme en lo que soy. Es un orgullo y privilegio ser su hija.

A mis hermanos, tías y abuelos por estar siempre presentes, acompanandome y por el apoyo moral,

que me brindaron a lo largo de esta etapa.

A todas las personas que me han apoyado y han hecho que el desarrollo de la presente tesis se

realice con éxito.

4

ÍNDICE

CONTENIDO: PAGINA:

RELACIÓN DE CUADROS 6

RELACIÓN DE FIGURAS 8

RESUMEN 10

ABSTRACT 12

CAPITULO I: GENERALIDADES 14

INTRODUCCIÓN 14

ANTECEDENTES 15

HIPÓTESIS 18

OBJETIVOS 18

CAPITULO II: REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 19

2.1 CONTAMINACIÓN DE SUELOS 19

2.1.1 Generalidades 19

2.1.2 Contaminación por elementos pesados 20

2.1.3 Contaminación de suelos por plomo 22

2.1.4 Contaminación por plomo en el cuerpo humano 25

2.2 REMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS 30

2.2.1 Generalidades 30

2.2.2 Tecnologías de remediación de suelos contaminados 31

2.2.3 Fitorremediación de suelos contaminados 33

2.2.4 Biorremediación de suelos contaminados 37

5

CAPITULO III: MATERIAL Y METODOS 40

3.1 DESCRIPCION DE LAS CONDICIONES EXPERIMENTALES 40

3.2 SECUENCIA DE LA INVESTIGACIÓN 41

3.3 MATERIALES 42

3.4 MÉTODO 43

3.5 TRATAMIENTOS Y DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 45

3.5.1 Tratamientos estudiados en la investigación 45

3.5.2 Diseño experimental y análisis estadístico 46

3.5.3 Disposición de tratamientos 47

3.6 EVALUACIONES 48

3.6.1 Previo al proceso de remediación 48

3.6.2 Durante el proceso de remediación 49

CAPITULO IV: RESULTADOS Y DISCUSION 52

4.1 PREVIO AL PROCESO DE REMEDIACIÓN 52

4.1.1 Germinación de semillas de girasol 52

4.1.2 Fitotoxicidad en semillas de girasol 53

4.1.3 Análisis de suelo 56

4.1.4 Análisis de estiércol de lombriz 58

4.1 DURANTE EL PROCESO DE REMEDIACIÓN 59

4.1.1 Determinación de plomo no remediado y remediado en el suelo 59

4.2.2 Determinación de plomo en drenaje 65

4.2.3 Plomo en plantas de girasol; factor de bioconcentración y traslocación

de plomo 67

6

4.2.4 Tamaño de plantas de girasol (parte aérea) 73

4.2.5 Tamaño de raíces de girasol 75

4.2.6 pH del suelo 78

4.2.7 Análisis edafológico final del suelo 80

CAPITULO V: CONCLUSIONES 82

CAPITULO VI: RECOMENDACIONES 83

CAPITULO VII: BIBLIOGRAFIA 84

ANEXOS 89

7

RELACIÓN DE CUADROS

Cuadros: Página

Cuadro 1: Tratamientos propuestos para la investigación. Arequipa. 2019. 45

Cuadro 2: Estructura del ANVA. 47

Cuadro 3: Resultados de la prueba de germinación de semillas de girasol.

Arequipa. 2019.

53

Cuadro 4: Resultados de la prueba de fitotoxicidad en semillas de girasol por

aplicación de 35 ppm de plomo. Arequipa. 2019.

54



54



55

Cuadro 7: Resultados de análisis de suelo empleado en el proceso de

remediación. Arequipa. 2019.

56

Cuadro 8: Resultados de estiércol de lombriz empleado en el proceso de

remediación. Arequipa. 2019.

59

Cuadro 9: Resultados del contenido de plomo no remediado (ppm) en el suelo

al final del proceso de remediación. Arequipa. 2019.

60

Cuadro 10: Resultados del contenido de plomo remediado (ppm) en el suelo

al final del proceso de remediación. Arequipa. 2019.

61

Cuadro 11: Resultados de eficiencia de remediación de plomo para cada

tratamiento evaluado al final del proceso de remediación. Arequipa. 2019.

61

Cuadro 12: Resultados del contenido de plomo (ppm) en el

drenaje recolectado al final del proceso de remediación.

Arequipa. 2019.

66

Cuadro 13: Resultados del contenido de plomo (ppm) en plantas de girasol de

los tratamientos T1 y T3 evaluado a 70 días de la instalación de la

investigación. Arequipa. 2019.

67

8

Cuadro 14: Resultados del contenido de plomo (ppm) en plantas de girasol de

los tratamientos T1 y T3 evaluado a 90 días de la instalación de la


67

Cuadro 15: Resultados del factor de bioconcentración (FB) de la parte aérea

de plantas de girasol para los tratamientos T1 y T3 evaluado a 100 días de la

instalación de la investigación. Arequipa. 2019.

70

Cuadro 16: Resultados del factor de bioconcentración (FB) de raices de

plantas de girasol para los tratamientos T1 y T3 evaluado a 100 días de la

instalación de la investigación. Arequipa. 2019.

70

Cuadro 17: Resultados del factor de traslocación (FT) en plantas de girasol

para los tratamientos T1 y T3 evaluado a 100 días de la instalación de la


71

Cuadro 18: Tamaño de plantas de girasol (cm) a 30 días de la instalación de la

investigación para los tratamientos T1 y T3. Arequipa. 2019.

73

Cuadro 19: Tamaño de plantas de girasol (cm) a 70 días de la instalación de la


73

Cuadro 20: Tamaño de plantas de girasol (cm) a 100 días de la instalación de

la investigación para los tratamientos T1 y T3. Arequipa. 2019.

74

Cuadro 21: Tamaño de raíces de plantas de girasol (cm) a 100 días de la

instalación de la investigación para los tratamientos T1 y T3. Arequipa. 2019.

76

Cuadro 22: Resultados de pH del suelo al final del proceso de remediación.

Arequipa. 2019.

79

Cuadro 23: Análisis edafológico final del suelo correspondiente al

tratamiento T2 luego del proceso de remediación. Arequipa. 2019.

81

9

RELACIÓN DE FIGURAS

Figuras: Página

Figura 1: Compartimentalización de los metales pesados en el suelo (Fuente:

López Arias & Grau Corbí, 2004; citado por Diez, 2008).

22

Figura 2: Ciclo biogeoquímico del Plomo (Fuente: Autor desconocido) 27

Figura 3: Toxicocinética del Plomo (Fuente: Autor desconocido) 29

Figura 4: Vías de exposición y distribución del plomo en el organismo humano

(Fuente: Valdivia, 2005)

30

Figura 5: Clasificación de tecnologías de remediación de sitios contaminados.

(Fuente: Alcaino,2012)

32

Figura 6: Principales tecnologías de remediación aplicada en suelos clasificado

según el tipo de tratamiento. (Fuente: Alcaino, 2012)

33

Figura 7: Mecanismos involucrados en la tecnología de la fitorremediación

(Fuente:Tangahu et al, 2011; citado por Martinez, 2018).

35

Figura 8: Descripción de tratamientos estudiados en la investigación. Arequipa.

2019.

46

Figura 9: disposición de tratamientos estudiados en la investigación. Arequipa.

2019.

47

Figura 10: Resultados del proceso de remediación de suelos contaminados con

plomo por cada tratamiento evaluado. Arequipa.2019.

63

Figura 11: Porcentaje de plomo remediado y no remediado (final) por cada

tratamiento evaluado. Arequipa.2019.

65

Figura 12: Evolución del tamaño de plantas de girasol (parte aérea) expresado en

centímetros durante el proceso de remediación para los tratamientos T1 y T3.

75

Figura 13: Tamaño de plantas de girasol (parte aérea) y de raíces evaluado al final

del proceso del proceso de remediación para los tratamientos T1 y T3.

77

Figura 14: Modelo de correlación lineal entre el plomo remediado y el pH del

suelo.

80

10

RESUMEN

La contaminación por plomo es un problema ambiental que debe ser gestionado ambientalmente

mediante tecnologías de remediación adecuadas a fin de reducir su impacto negativo en los

componentes ambientales, especialmente en el recurso suelo.

Los objetivos de la investigación fueron determinar el tratamiento más efectivo en la remediación

de suelos contaminados con plomo (Pb); determinar la concentración de plomo (Pb) en el suelo y

sus principales propiedades edáficas en el mejor tratamiento y precisar el comportamiento de la

planta de girasol en el proceso de remediación.

Para la ejecución del estudio se recopilo el material necesario y se instaló en ambientes del

invernadero de propagación de plantas cultivadas de la Facultad de Agronomía de la UNSA, en

Arequipa, Perú. Las condiciones de cuidado y tratamiento fueron controladas, a fin de contar con

resultados comparativos de acuerdo con los análisis ejecutados a lo largo de la invetsigación.

Para el desarrollo de la investigación, se evaluaron 4 tratamientos, los que consistieron en:

- Tratamiento T1: Suelo contaminado con Pb + estiércol de lombriz + girasol;

- Tratamiento T2: Suelo contaminado con Pb + estiércol de lombriz;

- Tratamiento T3: Suelo contaminado con Pb + girasol;

- Tratamiento T4: Suelo contaminado con Pb.

Del análisis, procesamiento de datos y gestión de resultados, se obtuvo que el tratamiento T2 logró

la mayor remoción de plomo del suelo contaminado con una eficiencia del 81,21 %.

11

Este resultado presenta diferencia estadística significativa en relación a los tratamientos T1, T4 y

T3. Aunque todos los tratamientos remediaron el plomo (Pb) por debajo del ECA nacional

(Estándares de Calidad Ambiental) para suelos agrícolas (70 ppm Pb).

El T2 logró remediar el nivel inicial de plomo (Pb) de 121,05 ppm hasta 22,75 ppm logrando una

remoción de 98,30 ppm; este tratamiento también incrementó el contenido de la materia orgánica,

la capacidad de intercambio catiónico, pH y los niveles de N, P y K en el suelo sometido al proceso

de remediación.

Considerando el factor de traslocación de plomo (FT), la planta de girasol en presencia de estiércol

de lombriz (T1: Suelo contaminado con Pb + estiércol de lombriz + girasol) se comportan como

planta exclusora (FT < 1) favoreciendo el mecanismo de estabilización de plomo (Pb); sin embargo,

en ausencia de estiércol de lombriz (T3: Suelo contaminado con Pb + girasol) se comporta como

planta acumuladora (FT >1) favoreciendo el mecanismo de fitoextracción de plomo (Pb).

Cada uno de los tratamientos aplicados han sido analizados en las mismas condiciones, con el

objeto de determinar el tratamiento con mayor eficiencia y presentar resultados óptimos y

comparables.

Palabras clave: Remediación; plomo (Pb), girasol, estiércol de lombriz.

12

ABSTRACT

Lead contamination is an environmental problem that must be managed environmentally through

appropriate remediation technologies in order to reduce its negative impact on environmental

components, especially on the soil resource.

The objectives of the research were to determine the most effective treatment in the remediation of

soils contaminated with lead (Pb); determine the concentration of lead (Pb) in the soil and its main

edaphic properties in the best treatment and specify the behavior of the sunflower plant in the

remediation process.

For the execution of the study, the necessary material was collected and installed in the greenhouse

for the propagation of cultivated plants of the Faculty of Agronomy of the UNSA, in Arequipa,

Peru. The conditions of care and treatment were controlled, in order to have comparative results

according to the analyzes carried out throughout the investigation.

For the development of the research, 4 treatments were evaluated, which consisted of:

- Treatment T1: Soil contaminated with Pb + earthworm manure + sunflower;

- Treatment T2: Soil contaminated with Pb + worm manure;

- Treatment T3: Soil contaminated with Pb + sunflower;

- Treatment T4: Soil contaminated with Pb.

From the analysis, data processing and results management, it was obtained that the T2 treatment

achieved the highest removal of lead from the contaminated soil with an efficiency of 81.21%.

13

This result presents a statistically significant difference in relation to treatments T1, T4 and T3.

Although all treatments remedied lead (Pb) below the national ECA (Environmental Quality

Standards) for agricultural soils (70 ppm Pb).

The T2 managed to remedy the initial level of lead (Pb) from 121.05 ppm to 22.75 ppm, achieving

a removal of 98.30 ppm; This treatment also increased the content of organic matter, the cation

exchange capacity, pH and the levels of N, P and K in the soil subjected to the remediation process.

Considering the lead translocation factor (FT), the sunflower plant in the presence of worm manure

(T1: Soil contaminated with Pb + earthworm manure + sunflower) behave as an exclusion plant

(FT <1) favoring the stabilization mechanism lead (Pb); However, in the absence of worm manure

(T3: Soil contaminated with Pb + sunflower) it behaves as an accumulator plant (FT> 1) favoring

the mechanism of lead phytoextraction (Pb).

Each of the applied treatments have been analyzed under the same conditions, in order to determine

the treatment with greater efficiency and present optimal and comparable results.

Keywords: Remediation; lead, sunflower, worm manure.

14

CAPÍTULO I

GENERALIDADES

INTRODUCCIÓN

Actualmente en varias ciudades de Latinoamérica entre ellas Arequipa, el desarrollo de actividades

industriales así como la gran actividad del parque automotor debido al uso de gasolina de bajo

octanaje con contenido de plomo emiten gases tóxicos que polucionan la atmósfera; estos gases

con partículas de plomo se precipitan en los suelos generando un problema potencial de

contaminación con plomo el mismo que debe ser gestionado ambientalmente mediante tecnologías

de remediación adecuadas a fin de reducir el impacto negativo en las propiedades del recurso suelo

y su entorno.

El plomo es un elemento que se concentra en el suelo y que en niveles por encima de los E.C.A.

(Estándares de calidad ambiental) se convierten en perjudiciales para este recurso logrando su

degradación con diversos impactos negativos en el entorno. La principal vía de biodisponibilidad

son el suelo y el polvo, donde se concentra y por medio del cual ingresa a los organismos. La mala

gestión de actividades y procesos que generan materiales con plomo ha sido causante de numerosos

problemas ambientales en todo el mundo; sin embargo, no todo el plomo del suelo presenta el

mismo grado de movilidad o biodisponibilidad. La distribución química del plomo en el suelo

depende del pH, de la mineralogía, textura, materia orgánica, así como de la naturaleza de los

compuestos de plomo contaminantes.

15

El problema de contaminación por plomo se biomagnifica cuando este precipita en suelos agrícolas

debido a que podría contaminar las especies vegetales cultivadas con riesgos en la salud de la

población que consume alimentos procedentes de dichos terrenos.

La investigación se justifica debido a que el interés de la presente investigación es desarrollar

tecnologías de remediación efectivas y además accesibles a las condiciones de nuestro país con el

propósito de atenuar el impacto negativo de la concentración de plomo en suelos con aptitud

agrícola; en este contexto la fitorremediación con especies vegetales cultivables como el girasol y

el uso de estiércol de lombriz se convierten en una alternativa viable a ser estudiada con el propósito

de definir su eficiencia remediadora en condiciones controladas.

ANTECEDENTES

Estudios anteriores realizados, presentan la ejecución de diferentes pruebas relacionadas a la

remediación de suelos contaminados con metales pesados, mediante el empleo de diferentes

especies biológicas. Ibarra et al (2017); reportan una investigación realizada con el objetivo de

reducir la cantidad de plomo en los suelos contaminados por medio de la planta de girasol

Helianthus annuus L, para crecer, absorber y acumular metales pesados como el plomo en sus

tejidos, se instaló el proyecto en un lugar adecuado, que duró 60 días. Se utilizó el diseño estadístico

completamente al azar, con tres repeticiones. Las muestras de suelos fueron tomadas en los relaves

de la Unidad Minera Graciela del sector Corcona con acondicionadores: humus de lombriz, aserrín

y sustrato (suelo contaminado); y como planta fitoextractora, el girasol Helianthus annuus L.

16

Los resultados arrojaron que la aplicación de Suelo contaminado más aserrín obtuvo un mayor

crecimiento en altura. Además, el tratamiento de suelo contaminado más humus extrajo y acumulo

mayor cantidad de metal pesado Pb, en comparación con los demás tratamientos. Esto confirma

que la planta de girasol es un buen fitoextractor por haber acumulado plomo de 1116.67mgPb/Kg

de suelo.

Chico – Ruiz, et al (2012); seleccionó plántulas de “girasol” con características semejantes, se

transplantaron a macetas de tecnopor de 1,5 kg de capacidad y cada una contenía 50% de arena

gruesa y 50% de arena fina. En cada maceta se colocaron 3 plántulas y en total fueron 20 plantas

por tratamiento. Las plántulas de 20 días de crecimiento fueron sometidas a los siguientes

tratamientos: 100 µM Pb/L, 200 µM Pb/L, 300 µM Pb/L, 400 µM Pb/L, 500 µM Pb/L. Al término

del experimento, las plantas fueron separadas en parte aérea y radicular y se procesaron para

determinar la concentración de plomo en estos tejidos. Además, se tomaron medidas de longitud

de raíz (en centímetros), tallo (en centímetros), peso fresco (en gramos) y peso seco (en gramos)

de la raíz y el tallo, respectivamente. Cada alteración morfológica fue anotada (clorosis,

quemaduras, deformación de hojas, etc). Se concluye que la longitud de la raíz no se ve afectada

por la concentración de plomo y la mayor concentración se da en las raíces secundarias y son

capaces de tolerar concentraciones de 500 mg/l de plomo. López, et al (2006); publicó un trabajo

de investigación con el objetivo de recuperar un suelo contaminado con plomo (Pb), en cuatro áreas

de 1.25 m-3 de suelo con 750 mg de Pb por kg-1 de suelo y cuatro con 1000 mg kg-1 de plomo

(Pb), se agregaron 10.4 mg L-1 de agua de ácidos fúlvicos extraídos de una composta (AFM), 0.6

mL L-1 de K-tionic (K) (ácidos fúlvicos comerciales) y 1 mg L-1 de DTPA (agente quelatante

sintético) y se sembraron 41 plantas/m-2 de girasol ornamental (GO) del híbrido “sunbrigth”.

17

Se midió la altura de planta (AP), el diámetro del tallo (DT), diámetro externo (DEC) e interno del

capítulo floral (DIC), días a cosecha (DC) y la cantidad de plomo en la planta (tejido vegetal de

tallo, follaje y capítulo). No hay efecto estadístico significativo de los tratamientos en la AP y el

DT, mientras que en el DEC, DIC y DC, el efecto estadístico fue altamente significativo y al

adicionar los AFM al suelo contaminado con 1000 mg de Pb por kg-1 de suelo, el girasol extrajo

1.3 kg de Pb ha-1, lo que representó 85.7 % más que el girasol producido en el suelo contaminado

con 750 mg de Pb por kg-1 de suelo y la aplicación del K (0.7 kg de Pb ha-1). Con el uso de los

AFM y el GO, es posible recuperar suelos contaminados con plomo, pero en función del tiempo.

Vargas (2013); evaluó la capacidad fitoextractora del girasol al inocularlo con Rizophagus

intraradices, que fueron sembradas en macetas con una mezcla de suelo y agrolita v/v 1:1,

contaminado artificialmente con 0, 400, 800 y 1000 mg·kg-1 de Pb y 0, 37, 60 y 120 mg·kg-1 de

Cd. Para cada tratamiento se colocaron, bajo condiciones de invernadero, 2 semillas por maceta

con 5 repeticiones. La germinación promedio del girasol fue de 56 al 64% en Pb y del 48 al 60%

en Cd, el porcentaje de colonización micorrízica fue del 50 al 76% en Cd y del 42 al 60% en Pb.

Las concentraciones de Pb y Cd en raíz, parte aérea y flor, se determinaron en un espectrofotómetro

de absorción atómica. Los resultados demuestran que la adición de micorrizas arbusculares

presentó diferencias estadísticas significativas (α< 0.005) con respecto al tratamiento no

micorrizado de Pb en las distintas partes de la planta. En el caso del Cd no se presentan diferencias

estadísticas significativas para ninguna parte de la planta. Estos resultados demuestran que el

girasol tiene capacidad fitoextractora para el Pb, y en presencia de Cd presenta malformaciones a

nivel de flor. La semilla de girasol tiene la capacidad de germinar a elevadas concentraciones de

Pb y Cd, la adición de micorrizas arbusculares es una alternativa biológica en la fitoextracción de

suelos contaminados por Pb.

18

HIPÓTESIS

La hipótesis planteada para la investigación fue:

“La utilización de girasol (Helianthus annuus) y estiércol de lombriz (Eisenia foetida) como una

alternativa de remediación permitirá disminuir el nivel de plomo en suelos contaminados por este

elemento”.

OBJETIVOS:

Los objetivos: General y específicos planteados en la investigación fueron:

GENERAL:

Evaluar la capacidad remediadora del girasol (Helianthus annuus) y estiércol de lombriz (Eisenia

foetida) en suelos contaminados con plomo.

ESPECIFICOS:

- Determinar el tratamiento más efectivo en la remediación de suelos contaminados con plomo.

- Determinar la concentración de plomo en el suelo y sus principales propiedades edáficas

luego del proceso de remediación en el mejor tratamiento.

- Precisar el comportamiento de la planta de girasol en el proceso de remediación del suelo

contaminado con plomo.

19

CAPÍTULO II

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

2.1 CONTAMINACIÓN DE SUELOS

2.1.1 Generalidades

El suelo se forma por la interacción de los sistemas atmósfera, hidrósfera y biósfera sobre la

superficie de la geósfera, ocupa la interfase entre la geósfera y los demás sistemas, en la llamada

zona crítica (Galán, Romero; 2008), la parte más dinámica de la superficie de la tierra.

La meteorización química y mecánica de las rocas y la influencia de ciertos procesos

microbiológicos producen el suelo. La meteorización está controlada esencialmente por la energía

solar, que regula el ciclo del agua y alimenta los sistemas vivientes, y por circunstancias locales

favorables (como la topografía) y propiedades intrínsecas de las rocas (permeabilidad,

alterabilidad). Después de un largo periodo de meteorización, y bajo condiciones climáticas

estables, el suelo puede alcanzar su equilibrio. Pero cuando uno de los parámetros del sistema varía,

el equilibrio se rompe. La interacción con el hombre, un componente singular de la biosfera, puede

romper también el equilibrio, debido a su uso (agricultura, industria, minería, ganadería, etc.). Este

tipo de modificación negativa del suelo se denomina normalmente degradación (Galán, Romero;

2008).

La presencia en los suelos de concentraciones nocivas de algunos elementos químicos y

compuestos (contaminantes) es un tipo especial de degradación que se denomina contaminación.

20

El contaminante está siempre en concentraciones mayores de las habituales (anomalías) y en

general tiene un efecto adverso sobre algunos organismos. Por su origen puede ser geogénico o

antropogénico. Los primeros pueden proceder de la propia roca madre en la que se formó el suelo,

de la actividad volcánica o del lixiviado de mineralizaciones. Por el contrario, los antropogénicos

se producen por los residuos peligrosos derivados de actividades industriales, agrícolas, mineras,

etc. y de los residuos sólidos urbanos. Desde un punto de vista legal, los contaminantes

antropogénicos son los verdaderos contaminantes (Galán, Romero; 2008).

2.1.2 Contaminación por elementos pesados

Se consideran como metales pesados el plomo cadmio, cromo, mercurio, zinc, cobre, plata y

arsénico, constituyen un grupo de gran importancia, ya que algunos son esenciales para las células,

pero en altas concentraciones pueden resultar tóxicos para los seres vivos, tales como humanos,

organismos del suelo, plantas y animales (Sierra, 2006).

Los metales pesados contribuyen fuertemente a la contaminación ambiental, la cantidad de metales

disponibles en el suelo está en función del pH, el contenido de arcillas, contenido de materia

orgánica, la capacidad de intercambio catiónico y otras propiedades que las hacen únicas en

términos de manejo de la contaminación (Sierra, 2006).

Los metales tienden a acumularse en la superficie del suelo quedando accesibles al consumo de las

raíces de los cultivos (Puga et al. 2006); las plantas cultivadas en suelos contaminados absorben en

general más oligoelementos y la concentración de éstos en los tejidos vegetales está a menudo

directamente relacionada con su abundancia en los suelos, y especialmente en la solución húmeda

(Puga et al. 2006).

21

Puga et al. (2006) menciona que excesivas concentraciones de metales en el suelo podrían impactar

la calidad de los alimentos, la seguridad de la producción de cultivos y la salud del medio ambiente,

ya que estos se mueven a través de la cadena alimenticia vía consumo de plantas por animales y

estos a su vez por humanos.

Los contaminantes pueden abandonar un suelo por volatilización, disolución, lixiviado o erosión,

y pasar a los organismos cuando pueden ser asimilables (bioasimilables), lo que normalmente

ocurre cuando se encuentran en forma más o menos soluble. En concreto, la posibilidad de que un

elemento (contaminante o no) quede libre y pase a disolución en un suelo se llama disponibilidad.

La biodisponibilidad sería el grado de libertad en que se encuentra un elemento o compuesto de

una fuente potencial para ser capturado por un organismo (ingerido o adsorbido) (Galán, Romero,

2008).

Normalmente sólo una fracción pequeña de una sustancia potencialmente contaminante de un

medio es biodisponible. Su efecto suele ser negativo, pero también puede ser indiferente para un

organismo específico (Galán, Romero, 2008).

En general, los metales pesados incorporados al suelo pueden seguir cuatro diferentes vías: quedan

retenidos en el suelo, ya sea disueltos en la fase acuosa del suelo, ocupando sitios de intercambio

o específicamente adsorbidos sobre constituyentes inorgánicos del suelo, asociados con la materia

orgánica del suelo y/o precipitados como sólidos puros o mixtos; pueden ser absorbidos por las

plantas y así incorporarse a las cadenas tróficas; pasan a la atmósfera por volatilización y se

movilizan a las aguas superficiales o subterráneas (Sierra, 2006).

22

Figura 1: Compartimentalización de los metales pesados en el suelo (Fuente: López Arias

& Grau Corbí, 2004; citado por Diez, 2008).

Los factores que influyen en la movilización de metales pesados en el suelo son características del

suelo: pH, potencial redox, composición iónica de la solución del suelo, capacidad de intercambio

(catiónico y/o aniónico), presencia de carbonatos, materia orgánica, textura, entre otras. La

naturaleza de la contaminación y el origen de los metales y formas de deposición y condiciones

medio ambientales producen acidificación, cambios en las condiciones redox, variación de

temperatura y humedad en los suelos (Peña, Beltrán; 2012)

2.1.3 Contaminación de suelos por plomo

El plomo es un contaminante mayor en el ambiente y que genera gran preocupación para la salud

humana y los ecosistemas debido a que por peso molecular tiende acumularse en suelos,

sedimentos y cuerpos de agua en forma rápida (Chávez, 2014) y a permanecer en el ambiente como

un contaminante atmosférico.

23

El suelo es contaminado con plomo principalmente por depósito de partículas del aire y por agua

contaminada por actividades industriales, asimismo, el desgate de las pinturas con plomo de las

casas contaminan los suelos; los plaguicidas con contenido de plomo (arseniato de plomo),

contaminan los suelos, especialmente los suelos agrícolas. Las concentraciones normales en el

suelo no contaminado están entre 5 – 25 mg/kg. En áreas contaminadas se pueden encontrar en el

suelo concentraciones de hasta 8 g/kg. A distancias de 1 hasta 25 metros de las vías de tránsito más

importantes, las concentraciones de plomo en los suelos pueden llegar hasta los 2 000 mg/kg. En

los suelos colindantes a fundiciones se han medido concentraciones de plomo tan altas como 60

000 mg/kg. En los suelos urbanos, el plomo se encuentra como una mezcla de polvo, restos de

pintura y partículas atmosféricas con plomo que se sedimentan en el suelo. Puesto que el plomo no

se disipa, se biodegrada o decae, cuando se deposita en el suelo puede ser una fuente de exposición

a largo plazo. El plomo queda inmóvil en el componente orgánico del suelo, quedando retenido en

las capas superiores (2 cm – 5 cm) de los suelos no alterados o en las capas más profundas cuando

se ha removido (Robles; 2009)

El plomo (Pb) se considera un contaminante ecotoxicológico ya que su uso provoca contaminación

ambiental y exposición en humanos. La principal vía de biodisponibilidad son el suelo y el polvo,

donde se concentra y por medio del cual ingresa a los organismos. El manejo inadecuado de

materiales con plomo ha sido causante de numerosos problemas ambientales en todo el mundo; sin

embargo, no todo el plomo del suelo presenta el mismo grado de movilidad o biodisponibilidad.

La distribución química del plomo en el suelo depende del pH, de la mineralogía, textura, materia

orgánica, así como de la naturaleza de los compuestos de plomo contaminantes. El suelo es uno de

los mayores reservorios en los cuales se acumula la contaminación ambiental (Sierra, 2006).

24

Más del 90% de la contaminación ambiental producida es retenida en las partículas de suelo y

cerca del 9% es interceptada en los sedimentos acuáticos. Particularmente, la contaminación de un

suelo contaminado con Pb es de preocupación ya que éste presenta un alto tiempo de residencia en

el suelo, estableciéndose un equilibrio dinámico con la hidrosfera, atmósfera y biosfera y de esta

forma alterando el ecosistema, incluyendo al ser humano (Sierra, 2006).

En el suelo, el plomo se encuentra principalmente en forma de Pb+2, también es conocido su estado

de oxidación +4. No realiza un papel esencial en las plantas; la absorción, en caso de presentarse,

es de un modo pasivo, la tasa de absorción se reduce al aumentar el pH (PbCO3 es insoluble) y por

bajas temperaturas. El Pb a pesar de ser soluble en el suelo, es absorbido principalmente por los

pelos de las raíces, y es almacenado en un grado considerable en las paredes celulares, esta

absorción varía significativamente en relación con la concentración presente en los suelos, así como

por las varias formas en que el Pb se presenta. La absorción vegetal de este metal se da

principalmente por la vía estomática.

En suelos contaminados por plomo, este generalmente se localiza en la zona más superficial debido

a que en esta zona se acumula la materia orgánica con la cual forma quelatos (Callirgos, 2014).

Es importante señalar que el plomo presente en el aire se deposita en los suelos; el plomo está

presente en diversas actividades industriales ya sea como componente de la materia prima, como

en el caso de las industrias de baterías, antidetonantes para gasolina, municiones y pigmentos para

pintura o como parte de los subproductos del proceso, como es el caso de la imprenta y de

soldadura; algunos cultivos cercanos a zonas de alto tránsito de vehículos pueden acumular plomo

atmosférico (Oriundo, Robles; 2009).

25

2.1.4 Contaminación por plomo en el cuerpo humano

El plomo es un contaminante de la atmósfera, hidrósfera y la edafósfera, llega a los suelos a partir

de residuos industriales, de la minería, de la deposición atmosférica y a partir de la roca madre, si

presenta este compuesto; el suelo puede inmovilizarlo gracias a la materia orgánica y la arcilla,

pero si hay pH acido el Pb es móvil y será tomado por las plantas. El Pb entra en el cuerpo humano

por ingestión directa, por inhalación de polvo o por la cadena alimentaria. En el organismo se

acumula principalmente en el tejido óseo, pero también en el hígado, medula renal y eritrocitos. Su

principal vía de eliminación es la orina, aunque también lo hará por las heces, sudor, leche materna.

La intoxicación por este metal afecta al sistema hematopoyético produciendo anemia, al SNC

produciendo encefalopatías y en casos extremos puede producir la muerte (Barrio, 2008).

La manera en la que ingresa este metal al cuerpo, en el caso de los humanos, es por medio de

diversas vías tales como la inhalación de aire con partículas de plomo o el consumo de agua y

alimentos contaminados. Según estudios, se ha determinado que los síntomas de una exposición a

plomo varían desde ligeros dolores de cabeza, irritabilidad y dolor abdominal hasta síntomas

relacionados con el sistema nervioso (Chávez, 2014). Lo más preocupante es que los efectos de la

exposición al plomo son visibles tanto a largo como a corto plazo, y no es necesaria la exposición

a muy elevadas concentraciones para presentar síntomas. Así, por ejemplo, se ha demostrado que

una larga exposición a metales pesados en bajas concentraciones tiene una relación a la generación

de tumoraciones cancerígenas, siendo el cáncer al pulmón y al estómago los más reportados

(Chávez, 2014).

26

Es muy mencionada la disminución de la capacidad intelectual en niños debido a la exposición

prolongada a plomo (Chávez, 2014), así como desordenes neuropsiquiátricos como deficiencia de

atención y comportamiento antisocial (Chávez, 2014).

Así mismo, se ha asociado la reducción de la capacidad reproductiva a la exposición a plomo

(Chávez, 2014), así como otras enfermedades del tipo cardiovascular en adultos (Chávez, 2014).

La intoxicación por plomo se conocía antiguamente con el nombre de “Saturnismo” y en la

actualidad por “Plumbosis”. La Conferencia Americana de Higienistas Industriales (ACGIH) ha

clasificado a los compuestos de Pb2+ como productos cancerígenos para los humanos. Estos

compuestos entran en el cuerpo humano o bien por vía respiratoria o bien por la ingesta de agua o

alimentos.

De todo el plomo que se inhala se absorbe entre el 30 y el 50%, y entre el 5 y el 15% del que se

ingiere. Las cantidades absorbidas dependen de diferentes factores, tamaño de las partículas, edad

de la persona y estado nutricional de la misma, entre otros. El plomo que no se absorbe se elimina

por la orina, los excrementos, el sudor, los cabellos y la leche materna. Una vez absorbido éste

puede tardar más de 20 años en ser eliminado y si se supera una cierta cantidad nunca se elimina

totalmente, por lo que degenera en una enfermedad crónica que puede llevar al paciente a terminar

en coma y al final morir.

Los síntomas principales cuando hay una intoxicación son: dolor de cabeza, náuseas, cansancio,

dolor articular que pueden ir acompañadas de vómitos, estreñimiento y gusto metálico. Al ser unos

síntomas muy corrientes a veces es difícil diagnosticar la enfermedad.

27

Figura 2: Ciclo biogeoquímico del Plomo (Fuente: Autor desconocido)

Vías de absorción: El plomo puede ingresar al organismo por tres vías:

• Respiratoria.

• Digestiva.

• Dérmica o cutánea

El plomo inorgánico solo puede acceder por las dos primeras y no puede ser metabolizado por el

organismo, mientras que el plomo orgánico puede penetrar por cualquiera. Por la piel la entrada

del plomo inorgánico es mínima, pero el plomo orgánico pasa a través de los folículos pilosos,

glándulas sebáceas y sudoríparas directo al torrente sanguíneo.

28

El plomo que se absorbe por vía respiratoria es cercano al 40 % depositado en los pulmones, se

encuentra en sangre circulándose alrededor de 50 h, pasándose un porcentaje a tejidos, o es

eliminado (Fig. 2), aunque cierta cantidad de absorción puede llevarse a cabo en las vías aéreas

superiores, la porción más relevante tiene lugar en las vías respiratorias inferiores, a nivel de

alvéolo, a través de la circulación pulmonar.

El grado de absorción de esta vía depende de la concentración ambiental, del tiempo de exposición,

de la forma física de la porción de polvo o tamaño de la partícula respirable, es por lo general

inferior a 5 µm, y de factores personales como la edad, la frecuencia y volumen respiratorio.

En cuanto a la vía digestiva se refiere, cuando las partículas de polvo son ingeridas directo a través

de las manos, alimentos, bebidas o cigarrillos que proviene de la contaminación ambiental, el

plomo se fija en la saliva y se traga, seguido por el tracto digestivo y se debe al ingreso por la

comida, bebidas o la tierra; es estimado que los niños de 2 a 3 años ingieren alrededor de 100 mg

de tierra por día.

Esta vía depende del estado físico y químico del metal, el transito gastrointestinal, la edad, estado

fisiológico, estado nutricional, deficiencias de los niveles de calcio, hierro, fósforo o zinc, si existe

niveles altos de grasa en la dieta, la absorción puede ser mayor, ingesta inadecuada de calorías,

presencia de estómago vacío o ayuno prolongado y factores genéticos del individuo.

Como se ilustra de forma general en la Figura 3, la exposición al plomo tiene lugar a través de tres

rutas principales: puede ser inhalado y absorbido por completo a través del sistema respiratorio;

puede ser ingerido y absorbido por el tracto gastrointestinal o puede ser por absorción percutánea

que se genera al tener contacto con la piel (Nordberg, 2001).

29

Figura 3: Toxicocinética del Plomo (Fuente: Autor desconocido)

Una vez en el cuerpo, el plomo no se metaboliza, sino que se absorbe activamente, pero la velocidad

de absorción depende de su forma, tamaño, las características fisiológicas de la persona expuesta

(edad y estado nutricional) e higiene; es decir, hay mayor absorción de plomo cuando la partícula

es pequeña, si la persona presenta deficiencia de hierro o calcio, si hay ingesta de grasa o calorías,

si está en condiciones de ayuno y si se trata de un niño (Valdivia, 2005).

30

Figura 4: Vías de exposición y distribución del plomo en el organismo humano (Fuente: Valdivia,

2005)

2.2 REMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS

2.2.1 Generalidades

La remediación de un sitio contaminado es la ejecución de las acciones a las que se someten los

sitios contaminados para eliminar o reducir los contaminantes hasta un nivel seguro para la salud

y el ambiente o prevenir su dispersión en el ambiente sin modificarlos, de conformidad con lo que

establece el marco jurídico vigente. En este sentido puede decirse que son todas las acciones que

tienen la finalidad de lograr la “limpieza” de un sitio que presenta residuos peligrosos o suelos

contaminados, también pueden ser acciones que estén encaminadas a reducir los riesgos o evitar la

exposición de las personas a los contaminantes.

31

Esto último puede ocurrir cuando la resolución de un problema de contaminación es tan compleja

y los costos de la eliminación de los contaminantes tan altos que no es posible efectuar la

remediación. En esos casos se opta cuando no existe otra alternativa viable por realizar acciones

que eviten la exposición de los seres humanos a los contaminantes (Sedas, Ruíz; 2012).

Las opciones de remediación para sitios contaminados dependen de cuatro consideraciones

generales: a) El tipo de contaminante y sus características físicas y químicas determinan si un sitio

requiere ser remediado y la manera en la que el contaminante debe tratarse; b) La localización y

las características del sitio, así como el uso del suelo, c) Las características naturales de los suelos,

sedimentos y cuerpos de agua, y d) Las capacidades de las tecnologías de remediación (Mallea,

2010).

2.2.2 Tecnologías de remediación de suelos contaminados

En la actualidad se dispone de un amplio abanico de tecnologías de recuperación de suelos

contaminados con metales pesados, algunas de aplicación habitual y otras todavía en fase

experimental. Todas ellas están diseñadas para aislar o eliminar las sustancias contaminantes

alterando su estructura química mediante procesos generalmente fisicoquímicos, térmicos o

biológicos (Diez, 2008).

Existe una gran variedad de tecnologías de remediación, las cuales se pueden clasificar bajo

distintos criterios: objetivo de la remediación, lugar en que se aplica el proceso de remediación y

tipo de tratamiento utilizado. Además de los criterios anteriores, también pueden clasificarse en

base al grado de desarrollo técnico en el que se encuentran (Alcaino, 2012).

32

Figura 5: Clasificación de tecnologías de remediación de sitios contaminados.

(Fuente: Alcaino,2012)

En términos generales las tecnologías de remediación de suelos y/o aguas subterráneas abarcan

todas aquellas operaciones que tienen por objetivo reducir la toxicidad, movilidad o concentración

del contaminante presente en el medio, mediante la alteración de la composición de la sustancia

peligrosa o del medio, a través de acciones químicas, físicas o biológicas.

La elección de cada tecnología depende de las características del suelo y del contaminante, de la

eficacia esperada y por supuesto de la factibilidad técnico-económica y el tiempo requerido para

su ejecución (Alcaino, 2012).

33

Figura 6: Principales tecnologías de remediación aplicada en suelos clasificado según el tipo de

tratamiento. (Fuente: Alcaino, 2012)

2.2.3 Fitorremediación de suelos contaminados

La fitorremediación es un proceso que utiliza plantas para remover, transferir, estabilizar,

concentrar y/o destruir contaminantes (orgánicos e inorgánicos) en suelos, lodos y sedimentos, y

puede aplicarse tanto in situ como ex situ. Los mecanismos de fitorremediación incluyen la

rizodegradación, la fitoextracción, la fitodegradación y la fitoestabilización (Callirgos, 2014). En

contraste con otras tecnologías, es poco costosa, estéticamente agradable y requiere de pocos

recursos (Callirgos, 2014).

34

En estudios recientes se ha demostrado que la fitorremediación es una solución prometedora para

la limpieza de sitios contaminados por una variedad de metales, aunque también tiene una serie de

limitaciones (SSierra, 2006), además, es un proceso de descontaminación que involucra el empleo

de plantas que pueden remover, transferir, estabilizar, descomponer y/o degradar contaminantes de

suelo, sedimentos y agua, como solventes, plaguicidas, hidrocarburos poliaromáticos, metales

pesados, explosivos, elementos radiactivos, fertilizantes, para hacerlos más biodisponibles para la

planta (Sierra, 2006). Las plantas pueden efectuar el proceso de fitorremediación mediante los

siguientes mecanismos:

(Chávez, 2014).

- Fitoextracción: uso de plantas acumuladoras de elementos tóxicos o compuestos orgánicos

para retirarlos del suelo mediante su absorción y concentración en las partes cosechables.

- Fitoestabilización: uso de plantas para reducir la biodisponibilidad de los contaminantes en

el entorno, alterando su composición a formas más estables.

- Fitoinmovilización: uso de las raíces de las plantas para la fijación o inmovilización de los

contaminantes en el suelo. Junto con la técnica anterior se les denomina de contención.

- Fitovolatilización: uso de plantas para eliminar los contaminantes del medio mediante su

volatilización.

- Fitodegradación: uso de plantas y microorganismos asociados para degradar contaminantes

orgánicos.

- Rizofiltración: uso de raíces para absorber y adsorber contaminantes del agua y de otros

efluentes acuosos.

35

El girasol (Helianthus annuus L.) es la especie que absorbe los metales pesados en mayor cantidad

acumulándose más en sus raíces que en sus brotes si se cosecha la biomasa entera de la planta, por

lo que se considera una planta hiperacumuladora favorable en la fitoextracción de Cd, Zn, Pb y

elementos radiactivos (Sierra, 2006).

Figura 7: Mecanismos involucrados en la tecnología de la fitorremediación

(Fuente:Tangahu et al, 2011; citado por Martinez, 2018).

Según Martinez (2018) explican que existen ciertos factores que permiten conocer la capacidad

que tienen las plantas para absorber y traslocar metales del suelo a la parte aérea, estos son:

a) Factor de bioconcentración (BCF).

También conocido como Índice de bioconcentración (BF), Coeficiente de absorción biológica

(BAC), Coeficiente de transferencia (TC), Factor de concentración (Cf) o Coeficiente de

bioacumulación (BAC); se utiliza para medir la capacidad de captación de un metal por una planta

(raíz y parte aérea) con relación a su concentración en el suelo.

36

Para las plantas, el BCF se utiliza como una medida de la eficiencia de acumulación de metales en

biomasa, donde valores mayores a 1 indican que las especies son potencialmente

hiperacumuladora (Martinez, 2018) y aquellas especies exclusoras poseen BCF menores que 1,

tanto menor es cuanto mayor es su capacidad de exclusión.

Existen dos factores de bioconcentración que mencionamos a continuación:

- Factor de bioconcentración en la raíz de la planta: También conocida como Factor de

concentración biológica (BCF) o Root accumulation factor (RAF). Se calcula como la relación

entre la concentración de metales en la raíz de la planta respecto a la concentración de metales en

el suelo.

- Factor de bioconcentración en la parte aérea de la planta: Conocida como Factor de

bioacumulación (BAF), Coeficiente de acumulación biológica (BAC), Factor de remediación (RC)

o Shoot accumulation factor (SAF). Es la proporción del elemento contenido en la parte aérea de

la planta con respecto al suelo.

b) Factor de traslocación (TF).

Es el cociente entre la concentración del metal en los órganos aéreos y raíz. Factores de

translocación mayores a 1 sugieren gran capacidad para transportar metales desde las raíces a los

vástagos, explicada en su mayor parte por eficientes sistemas de transporte de metales y,

probablemente, por secuestro de metales en las vacuolas de las hojas y en el apoplasto. Las plantas

hiperacumuladoras se caracterizan por una relación concentración de metal parte aérea /

concentración de metal raíz, mayor a 1.

37

En cambio, las plantas no acumuladoras tienen una más alta concentración de metal en raíces que

en hojas y tallos. Un valor del Factor de Traslocación mayor a 1 indica una eficiente translocación

del metal a brotes, por lo que la planta puede usarse con fines de fitoextracción. Si, por el contrario,

dicho valor es menor a 1, la translocación del metal es baja, por lo que éste es retenido

principalmente en las raíces y puede usarse para fitoestabilización.

2.2.4 Bioremediación de suelos contaminados

El concepto de biorremediación se utiliza para describir una variedad de sistemas que utilizan

organismos vivos (plantas, hongos, bacterias, entre otros) para remover (extraer), degradar

(biodegradar), o transformar (biotransformar) compuestos orgánicos tóxicos en productos

metabólicos menos tóxicos o inócuos (Velázco, Volke, 2008).

La Biorremediación es cualquier proceso que utiliza organismos vivos como microorganismos,

hongos y plantas, por medio de agentes o compuestos derivados de cualquiera de ellos, para

retornar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condición natural ya sea en el suelo o

en las aguas (Ramirez; 2012).

La Biorremediación en suelos es empleada para atacar o sustraer agentes contaminantes específicos

del suelo, se realiza por medio de degradación o transformación de diferentes compuestos nocivos

en otros de menor toxicidad o materia orgánica en descomposición. Estas degradaciones o cambios

ocurren usualmente en la naturaleza y una adecuada manipulación de los sistemas biológicos puede

aumentar la velocidad de cambio o degradación (Trujillo, Ramirez; 2012).

38

La EPA define biorremediación como la manipulación de sistemas biológicos para efectuar

cambios en el ambiente.

La biorremediación surge como una rama de la biotecnología que busca resolver los problemas de

contaminación mediante el diseño de microorganismos capaces de degradar compuestos que

provocan desequilibrios en el medio ambiente (Bonilla, 2013).

El proceso de biorremediación dependiendo del medio que se utilice para la descontaminación del

suelo puede clasificarse en:

• Fitorremediación: Uso de plantas verdes para remover, contener o neutralizar compuestos

orgánicos y metales pesados.

• Biorremediación animal: Uso de animales que tienen la capacidad de desarrollarse en

medios altamente contaminados.

• Biorremediación microbiana: Uso de bacterias acumuladoras como hongos, algas,

cianobacterias y actinomicetos (Bonilla, 2013).

Entre las ventajas que presenta la biorremediación sobre los métodos fisicoquímicos tradicionales

para el tratamiento de sitios contaminados, se encuentran:

1. Disminución del costo de operación.

2. Los contaminantes son destruidos o transformados y normalmente no se requiere de un

tratamiento adicional.

3. La remediación se puede llevar a cabo en el mismo lugar (in situ) o ex situ en biorreactores

(Bonilla, 2013).

39

La importancia de agregar humus de lombriz en un proceso de biorremediación de suelos

contaminados con plomo radica principalmente a que actúa como acondicionador de suelos para

facilitar la extracción del contaminante.

La afirmación descrita líneas arriba, se sustenta en los resultados obtenidos por Buendía et al

(2014) quienes encontraron que en el suelo donde no se agregó ningún acondicionador, los

resultados de extracción de plomo por plantas de girasol fueron similares con los suelos tratados

con aserrín de bolaina y suelos tratados con perlita, debido probablemente a que no hubo influencia

de acondicionadores orgánicos, puesto que esta materia orgánica de alguna manera puede bloquear

la disponibilidad del plomo en el suelo o tener una influencia por efecto de mineralización y

facilitar la pérdida del Pb por lixiviación.

Asimismo, de la ejecución de esta investigación, en el suelo contaminado donde se adicionó solo

humus de lombriz, la fitoextraccion de plomo fue la más baja, debido a que la materia orgánica

tuvo influencias bloqueadoras de la disponibilidad de Pb en el suelo. Sin embargo, cuando a los

tratamientos se les añadió humus de lombriz más aserrín de bolaina o humus de lombriz más perlita,

la extracción del plomo fue mayor (26,99 y 26,90 ppm respectivamente).

De lo descrito, se puede considerar que la biorremediación es una tecnología óptima para la

recuperación de suelos impactados, su uso cada vez, es tema de mayor investigación y aplicación

en el Perú y diferentes partes del mundo.

40

CAPÍTULO III

MATERIAL Y METODOS

3.1 DESCRIPCIÓN DE LAS CONDICIONES EXPERIMENTALES

- Localización:

La investigación se desarrolló en el invernadero de propagación de plantas cultivadas de la

Facultad de Agronomía de la UNSA. Con la siguiente ubicación:

Ubicación política:

Departamento: Arequipa

Provincia: Arequipa

Distrito: Arequipa

Coordenadas UTM :

Zona: 19

Este: 229246.

Norte: 8185249

Altitud: 2360 m.s.n.m.

- Tipo de investigación:

El tipo de investigación es experimental; al respecto Rojas (2002) indica que el método

experimental llamado también de comprobación de hipótesis causales; es un método de

investigación donde se aplica estímulos (X) a “sujetos o unidades experimentales (UE)”; se

observa la reacción (Y) y se registra el resultado u observación (O); se establecen la relación

causa-efecto. Anexo 1 (Análisis de Varianza)

41

- Alcance de la investigación:

La investigación se realizó en condiciones controladas y se empleó suelos de terrenos con

aptitud agrícola siendo necesario validar la mejor tecnología resultante en la investigación en

condiciones in situ para remediar suelos contaminados con plomo.

3.2 SECUENCIA DE LA INVESTIGACIÓN:

La presente investigación tuvo la siguiente secuencia:

SI

NO

Recopilación de

información

Acopio de insumos y materiales

Desarrollo prueba de germinación

y fitotoxicidad

¿Germinaron las semillas?

Instalación de experimento e incorporación de

tratamientos

Evaluaciones en suelo y planta fitoremediadora

Envío muestras laboratorio

Análisis resultados laboratorio de muestras: suelo y planta

Sistematización y análisis de datos

Interpretación, discusión de

resultados

Presentación de

informe final

42

3.3 MATERIALES

Materiales para prueba de germinación

- Bandejas de plástico

- Algodón

- Semillas de girasol

- Aspersores

- H2O destilada

- Nitrato de plomo: Pb (NO3)2.

- Solución de 35 ppm de Plomo



- Cámara fotográfica

- Cuaderno de apuntes

- Lapiceros

Materiales para experimentación en invernadero

- Pala

- Saco

- GPS

- Cámara fotográfica

- Papel

43

- Plumón

- Humus (Estiércol de lombriz)

- Suelo

- Semilla de Girasol


- Balanza

- Regadera

- Maceteros

- Depósitos para colección de agua de riego

- Probeta

- Cinta Métrica

- Regla

- Agua

3.4 MÉTODO

• En condiciones controladas (Invernadero):

- Previamente se realizó una prueba de viabilidad de semilla de girasol; también una prueba

de fitotoxicidad de plomo para plántulas de girasol.

- La prueba de fitotoxicidad de plomo consistió en el siguiente procedimiento:

• En bandejas de plástico se colocó 10 semillas de girasol al cual se aplicó

paulatinamente disoluciones de Pb (NO3)2 como fuente de plomo (105 ppm; 70

ppm; 35 ppm).

44

• Los niveles de plomo utilizados están relacionados con los Estándares de calidad

ambiental para suelos agrícolas establecidos en la normativa peruana (D.S. Nro

011-2017-MINAM).

• Se verificó la germinación de plántulas de girasol para definir la dosis de Pb a ser

considerada para la investigación principal.

- Para la instalación del presente trabajo en invernadero se empleó 12 depósitos (baldes -

maceteros) con 5 kg de suelo agrícola cada uno; todos los tratamientos fueron

contaminados con diluciones con plomo en forma de nitrato de plomo Pb(NO3)2 en las

dosis resultante de la prueba de fitotoxicidad (105 ppm Pb).

- El suelo expuesto a remediación se recolectó en terrenos cercanos a una zona de la vía de

evitamiento de Arequipa (Coordenadas UTM WGS-84; Norte: 8188920; Este: 223859)

muy cercano a la pista de tránsito vehicular.

- La dilución con contenido de plomo (105 ppm Pb) se aplicó mediante el riego y luego se

sembró semillas de girasol para evaluar su eficiencia fitorremediadora a través del análisis

foliar correspondiente.

- La incorporación de estiércol de lombriz en los tratamientos fue en un nivel equivalente a

0,25 kg por cada uno (5 % en base a peso de suelo agrícola).

- Durante el desarrollo de la investigación se aplicó riego localizado a cada macetero para

que la plántula de girasol pueda ejercer su acción remediadora.

- En cada tratamiento se instaló un recipiente para colectar lixiviados del drenaje.

45

• En laboratorio:

- Se realizó un análisis de suelos previo a la instalación de tratamientos (Plomo total; Materia

orgánica, pH, salinidad, CIC, textura, N, P, K).

- Durante el experimento se realizaron determinaciones de plomo en el suelo y la planta de

girasol.

3.5 TRATAMIENTOS Y DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

3.5.1 Tratamientos estudiados en la investigación:

Cuadro 1: Tratamientos propuestos para la investigación. Arequipa. 2019.

TRATAMIENTOS DESCRIPCIÓN* CÓDIGO DE

IDENTIFICACIÓN

T1 Suelo contaminado con Pb + estiércol de

lombriz + girasol

SPbELG


lombriz

SPbEL

T3 Suelo contaminado con Pb + girasol SPbG

T4 Suelo contaminado con Pb SPb

46

DESCRIPCIÓN DE TRATAMIENTOS:

- SC : Suelo contaminado: 5 kg. Suelo + 105 ppm Pb

- EL : Estiércol de lombriz: 0,25 kg

- G : Girasol: 3 semillas.

Figura 8: Descripción de tratamientos estudiados en la investigación. Arequipa. 2019.

3.5.2 Diseño experimental y análisis estadístico:

- El diseño estadístico a utilizado en este presente trabajo fue un DCA (Diseño Completo al

Azar), con 3 repeticiones por tratamiento.

- También se realizó determinaciones sobre coeficiente de regresión, coeficiente de

intersección y coeficiente de determinación para las variables dependientes e independientes.

(Anexo 1 - Análisis de Varianza)

Variables dependientes: Niveles de Plomo en suelo. Variables independientes: Especie

vegetal fitorremediadora (Girasol) y estiércol de lombriz. Variables Ambientales: Suelo:

materia orgánica, pH, salinidad, CIC, textura, N, P, K.

47

- Cuadro 2: Estructura del ANVA. (Anexo 1 – Análisis de Varianza)

3.5.3 Disposición de tratamientos

Figura 9: disposición de tratamientos estudiados en la investigación.

Arequipa.2019.

Factores de variabilidad Grados de libertad

Repeticiones 2

Tratamiento 3

Error 6

Total 11

48

3.6 EVALUACIONES

3.6.1 Previo al proceso de remediación:

- Prueba de germinación de semillas: Se realizó en el Laboratorio de gestión agroambiental

de la Facultad de Agronomía – UNSA para determinar la viabilidad de las semillas de

girasol, se colocó 10 semillas de girasol sobre una bandeja con papel absorbente y se regó

con agua, se evaluó 3 repeticiones; fue registrado el número de semillas germinadas al

periodo de 10 días y los resultados se expresan en porcentaje de semillas germinadas.

- Prueba de fitotoxicidad en semillas: Se efectuó en el Laboratorio de gestión agroambiental

de la Facultad de Agronomía - UNSA a fin de verificar la toxicidad de semillas de girasol

al ser regadas con soluciones de Pb equivalente a 35 ppm; 70 ppm y 105 ppm siendo el

propósito definir la concentración de Pb más apropiada para agregar a los tratamientos de

invernadero.

- Se colocó 10 semillas de girasol sobre una bandeja con papel absorbente y se regó con

disoluciones de plomo respectivas, se evaluó 3 repeticiones por cada concentración de Pb

aplicado; se registró el número de semillas germinadas al periodo de 10 días y los resultados

se expresan en porcentaje de semillas germinadas. Además, se precisa que en la evaluación

a los 15 días todas las semillas germinaron en las tres soluciones de plomo.

49

- Análisis de suelo: Para la determinación de Pb, la muestra representativa fue enviada al

Laboratorio de Investigación y Servicios (LABINVSERV) de la UNSA; la detección de

plomo se efectuó mediante el método de absorción atómica; en cambio para determinar las

propiedades complementarias otra muestra se envió al Laboratorio de análisis de suelos,

aguas y semillas de la Estación experimental agraria (EEA -INIA) – Arequipa.

- Análisis de estiércol de lombriz: Este análisis se realizó en el Laboratorio de análisis de

suelos, aguas y semillas de la Estación experimental agraria (EEA -INIA) – Arequipa en

una muestra representativa de estiércol de lombriz (“Humus de lombriz”).

3.6.2 Durante el proceso de remediación:

- Determinación de plomo en el suelo: La determinación de plomo en el suelo se realizó en

el Laboratorio de Investigación y Servicios (LABINVSERV) de la UNSA mediante el

método de absorción atómica; para su análisis se tomó una muestra de suelo de cada

tratamiento y por cada repetición al final del proceso de remediación los datos se expresan

en partes por millón (ppm) y corresponden al PLOMO NO REMEDIADO (remanente que

queda en el suelo luego del proceso de remediación).

También se calculó el valor de PLOMO REMEDIADO en ppm (Plomo remediado = Plomo

inicial – plomo no remediado).

50

- Determinación de plomo en drenaje: La determinación de plomo en el drenaje recolectado

se realizó en el Laboratorio de Investigación y Servicios (LABINVSERV) de la UNSA

mediante el método de absorción atómica; su análisis se efectuó uno por cada tratamiento

en muestras recolectadas al final del proceso de remediación los datos se expresan en partes

por millón (ppm).

- Determinación de plomo en la planta de girasol: Se determinó en una muestra de toda la

planta de girasol en los tratamientos que incluyen plantas de girasol (T1 y T3) esta

evaluación se desarrolló en dos momentos a 70 días y 90 días la instalación de la

investigación.

- También se realizó el análisis de plomo en otras muestras separadas de raíces y parte aérea

(tallos y hojas) de girasol al final de proceso de remediación (100 días de la instalación). El

análisis se realizó en el Laboratorio de Investigación y Servicios (LABINVSERV) de la

UNSA mediante el método de absorción atómica los datos se expresan en partes por millón

(ppm).

- A partir de los datos obtenidos en el anterior ítem, se calculó el FACTOR DE

BIOCONCENTRACIÓN que resulta de la relación que existe entre el contenido de plomo

en las raíces así como en la parte área de la planta de girasol respecto al contenido Pb del

suelo. Mientras que el FACTOR DE TRASLOCACIÓN se calculó de la relación entre el

contenido de Pb en parte aérea respecto al contenido de las raíces de la planta de girasol.

51

El estudio culminó a los 100 días de la instalación del experimento a este periodo de tiempo

la planta de girasol aun no desarrolló la inflorescencia.

- Determinación del tamaño de planta de girasol: Los registros se tomaron a 30, 70 y 100

días de la instalación del experimento (siembra) en los tratamientos que incluyen plantas

de girasol (T1 y T3) los resultados se expresan en centímetros y resultan de medir desde el

cuello de planta hasta el ápice de crecimiento (punta de crecimiento).

- Determinación del tamaño de raíz de girasol: Se evaluó a 100 días de la instalación del

experimento (siembra) en los tratamientos que incluyen plantas de girasol (T1 y T3) los

resultados se expresan en centímetros; al ser una raíz tipo pivotante se midió desde el cuello

de planta hasta la parte más profunda o punta de crecimiento radicular.

- Análisis de pH de suelo: Este análisis se realizó mediante un potenciómetro digital (Hanna

instruments: pH/EC/TDS; modelo: HI98129) en muestras de cada unidad experimental; los

datos se tomaron luego de pesar 100 gr de muestra de suelo y adicionar 100 ml de agua

destilada para dejarlas en reposo durante 5 minutos y proceder a la lectura correspondiente.

- Análisis edafológico completo de suelo: Este análisis se realizó solo para el tratamiento T2

por ser el más eficiente en la remediación de plomo. El análisis se realizó en el Laboratorio

de análisis de suelos, aguas y semillas de la Estación experimental agraria (EEA -INIA) –

Arequipa.

52

CAPÍTULO IV

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

4.1 PREVIO AL PROCESO DE REMEDIACIÓN

4.1.1 Germinación de semillas de girasol:

El cuadro 3 presenta resultados de la prueba de germinación de semillas de girasol realizado previo

al proceso de remediación de suelos contaminados con plomo,el objetivo de esta prueba fue

determinar la viabilidad de la semilla para germinar y continuar con la sucesión natural de etapas

del crecimiento y desarrollo de la planta.

Los resultados obtenidos indican que la semilla de girasol empleada en la investigación tiene buen

poder de germinación que asegura su viabilidad una vez sembrada.

La germinación se inicia con la entrada de agua en la semilla (imbibición) y finaliza con el

comienzo de la elongación de la radícula, en condiciones de laboratorio la posterior rotura de las

cubiertas seminales por la radícula es el hecho que se utiliza para considerar que la germinación ha

tenido lugar (Pita, Pérez, 1998).

Este criterio fue tomado en cuenta para establecer el logro de la germinación en plantas de girasol

el mismo que ocurrio a 10 días de haber instalado la prueba de germinación.

53

Cuadro 3: Resultados de la prueba de germinación de semillas de girasol. Arequipa. 2019.

Repeticiones Número de semillas

germinadas (Unid)

Porcentaje de germinación (%)

R1 10 100 %

R2 9 90 %

R3 10 100 %

Promedio 9.6 96.7 %

Desviación estándar 0.471 -

4.1.2 Fitotoxicidad en semillas de girasol

Los cuadros 4, 5 y 6 ofrecen resultados de la prueba de fitotoxicidad realizado en semillas de girasol

esta prueba tuvo como propósito determinar la tolerancia de las semillas de girasol al ser tratadas

con 3 niveles de plomo ( 35, 70 y 105 ppm respectivamente); la tolerancia a estos niveles de plomo

aplicados se determinó mediante la capacidad de las semillas para germinar.

Los resultados muestran que las semillas de girasol sometidos a la prueba de fitotoxicidad presentan

buen porcentaje de germinación inclusive en el nivel mas elevado de plomo (105 ppm) logrando

un 90% de germinación valorado a 10 días.

54

Cuadro 4: Resultados de la prueba de fitotoxicidad en semillas de girasol por aplicación de 35

ppm de plomo. Arequipa. 2019.

Repeticiones Número de semillas germinadas

con 35 ppm de Pb (Unid)

Porcentaje de germinación

(%)

R1 9 90 %

R2 8 80 %

R3 9 90 %

Promedio 8.7 86.6 %




Repeticiones Número de semillas germinadas

con 70 ppm de Pb (Unid)

Porcentaje de germinación

(%)

R1 8 80 %

R2 9 90 %

R3 9 90 %

Promedio 8.7 86.6 %


55



Repeticiones Número de semillas germinadas con

105 ppm de Pb (Unid)

Porcentaje de

germinación (%)

R1 9 90 %

R2 8 80 %

R3 10 100 %

Promedio 9 90 %


A los 15 días en todos los casos se logró un 100 % de germinación; estos resultados permitieron

elegir la dosis de plomo a aplicar (105 ppm de Pb) a fin de ser sometido a un proceso de remediación

tal como se planteó en la investigación. En resumen, en la prueba de fitotoxicidad de semillas de

girasol se demostró que estas semillas pueden tolerar inclusive una concentración de 105 ppm de

Pb no afectando su germinación.

Al respecto Chico - Ruiz et al (2012) reportan que algunas especies pertenecientes a las Asteraceas

toleran altos niveles de metales pesados en comparación con otros grupos taxonómicos y se les ha

propuesto como especies fitorremediadoras siendo la más importante Helianthus annuus (girasol),

la cual posee una facilidad de manejo en su cultivo y se adapta fácilmente a un amplio intervalo en

la variación de temperatura; señalan que las raíces de girasol son capaces de tolerar concentraciones

de 500 mg/l de plomo.

56

Los mecanismos de fitotoxicidad por plomo se relacionan con cambios en la permeabilidad de las

membranas celulares, reacciones de grupos sulfihidrilo (- SH) con cationes y con la afinidad para

reaccionar con grupos fosfato y grupos activos de ADP o ATP. Este autor afirma que la toxicidad

que causa el plomo hacia una especie de planta varía en función de su genotipo, así como de las

condiciones experimentales a las que éstas son sometidas (Chico – Ruiz et al, 2012).

4.1.3 Análisis de suelo

Según el reporte de análisis de suelo mostrado en el cuadro 7; el suelo utilizado en la investigación

presenta un contenido de plomo total de 16,05 ppm como valor de fondo a este valor se le agregó

mediante una solución una cantidad de 105 ppm que sumado al valor de fondo hacen una

concentración de plomo de 121,05 ppm que supera el ECA nacional establecido para suelos de

zonas agrícolas que es de 70 ppm (DS No011-2017-MINAM).

Cuadro 7: Resultados de análisis de suelo empleado en el proceso de remediación. Arequipa.

2019.

DETERMINACIÓN UNIDADES VALOR

Pb total ppm 16.05

Textura - Franco arenoso

Materia orgánica % 3.91

pH - 6.78

C.E. mS/cm 0.23

CIC meq/100 gr 9.720

N % 0.20

P ppm 130.17

K ppm 212.48

57

Según el análisis el suelo es de textura franco-arenosa que podría facilitar la lixiviación de

elementos contenidos en el suelo en caso sea descontrolado y exagerado el volumen de agua

aplicado para el riego de la planta de girasol.

La presencia de materia orgánica es moderada se requiere incorporaciones mayores de fuentes de

materia orgánica para viabilizar un proceso de remediación efectiva de plomo en estos suelos por

lo que se optó por aplicaciones asociadas de estiércol de lombriz (“Humus de lombriz”) en alguno

de los tratamientos a fin de verificar su eficiencia de remediación de plomo.

El pH inicial del suelo es 6.78 (casi cercano a la neutralidad); el suelo no presenta problemas de

salinidad; la capacidad de intercambio catiónico (CIC) es deficiente. Los niveles de nitrógeno son

deficientes, en cambio los valores de fósforo y potasio están relativamente moderados para asegurar

un buen crecimiento de la planta fitorremediadora (girasol).

Sobre las propiedades del suelo y su relación con la contaminación por elementos pesados Galán

et al (2008) señalan que el suelo actúa en general como una barrera protectora de otros medios

más sensibles (hidrológicos y biológicos), filtrando, descomponiendo, neutralizando o

almacenando contaminantes y evitando en gran parte su biodisponibilidad, esta capacidad

depuradora de un suelo depende de los contenidos en materia orgánica, carbonatos y oxihidróxidos

de hierro y manganeso, de la proporción y tipo de minerales de la arcilla, de la capacidad de cambio

catiónico del suelo, del pH y Eh, textura, permeabilidad y actividad microbiana; por tanto, para

cada situación, el poder depurador de un suelo tiene un límite, cuando se superan esos límites para

una o varias sustancias, el suelo funciona como contaminado y es fuente de contaminantes.

58

4.1.4 Análisis de estiércol de lombriz

Según datos ofrecidos en el cuadro 8, el estiércol de lombriz (“humus de lombriz”) empleado en la

investigación ofrece un buen contenido de materia orgánica (20,63 %) que seguramente debió

favorecer el proceso de remediación de plomo en el suelo; además muestra una relación baja entre

carbono y nitrógeno valor que determina una facilidad en el proceso subsecuente de humificación

del medio.

Debe precisarse que en esta investigación el estiércol de lombriz es utilizado como una fuente de

materia orgánica para mejorar la remediación de plomo del suelo.

La materia orgánica humificada en el suelo puede adsorber y/o retener elementos pesados en el

complejo arcillo húmico de esta manera limitar su lixiviación hacia estratos inferiores donde podría

contaminar aguas del subterráneas.

La materia orgánica procedente del estiércol de lombriz; es uno de los constituyentes del suelo con

mayor capacidad de intercambio catiónico debido a la carga negativa de su superficie generada por

grupos funcionales de tipo fenólico, carboxílico y alcohólico; por ello, tiene gran incidencia en la

reactividad del suelo y, por tanto, en las propiedades químicas (Rábago, 2011); la complejidad

química de los compuestos orgánicos hace muy difícil identificar el mecanismo de interacción con

los metales pesados (Rábago, 2011). La capacidad de intercambio catiónico que presenta el humus

de lombriz es elevada (54,738 meq/100gr) y está relacionado directamente al buen contenido de

materia orgánica que posee el estiércol de lombriz, la capacidad de intercambio catiónico favorece

el movimiento de iones entre la solución suelo y el complejo arcillo húmico, esta condición

favorece el intercambio de elementos pesados y viabiliza el proceso de remediación.

59

También el estiércol de lombriz contiene buenos aportes de nutrientes (N, P, K) en beneficio de la

planta remediadora, pero presenta alta salinidad que es perjudicial para girasol.

Cuadro 8: Resultados de estiércol de lombriz empleado en el proceso de remediación. Arequipa.

2019.



C/N - 10/1

pH - 7.94

C.E. mS/cm 20.13

CIC meq/100 gr 54.738

N % 1.46

P ppm 1720.00

K ppm 15433.94

4.2 DURANTE EL PROCESO DE REMEDIACIÓN

4.2.1 Determinación de plomo no remediado y remediado en el suelo:

Se determinó el efecto de la remediación de suelos contaminados con plomo mediante el empleo

de girasol y estiércol de lombriz en condiciones controladas; los registros del nivel de plomo

remediado y no remediado correspondiente a cada tratamiento se presentan en los anexos.

El análisis de varianza para estas evaluaciones reporta diferencias estadísticas significativas entre

tratamientos para plomo remediado y plomo no remediado.

60

El coeficiente de variabilidad para plomo no remediado (plomo al final del proceso de

remediación) es de 7,16 %; mientras que el coeficiente de variabilidad para plomo remediado fue

de 2,20 % estos coeficientes de variabilidad son admisibles para investigaciones en condiciones

controladas debido a que asignan representatividad a los registros obtenidos.

El cuadro 9 reporta una diferencia estadística significativa entre tratamientos al ser sometidos a la

prueba de tukey, se evidencia que el tratamiento T2 presenta el menor nivel de plomo no remediado

(plomo en el suelo luego del proceso de remediación); este comportamiento concuerda con el valor

de plomo remediado el mismo que según el cuadro 10 es mayor para el tratamiento T2 por lo que

se deduce que este tratamiento respondió mejor comparativamente respecto a los demás

tratamientos

Cuadro 9: Resultados del contenido de plomo no remediado (ppm) en el suelo al final del proceso

de remediación. Arequipa. 2019.

TRAT. DESCRIPCIÓN R1 (ppm) R2 (ppm) R3 (ppm) PROMEDIO (ppm)

T1

Suelo contaminado con Pb +

estiércol de lombriz + girasol 28.37 32.02 26.56 28.98 A*

T2 Suelo contaminado con Pb +

estiércol de lombriz 21.82 24.09 22.34 22.75 B*


girasol 33.39 31.22 31.03 31.88 A*

T4 Suelo contaminado con Pb 32.55 27.78 29.90 30.08 A*

* Según la prueba de Tukey (0.05), letras similares refieren que entre estos datos no existe diferencia estadística

significativa.

61

Cuadro 10: Resultados del contenido de plomo remediado (ppm) en el suelo al final del proceso

de remediación. Arequipa. 2019.

TRAT. DESCRIPCIÓN R1 (ppm) R2 (ppm) R3 (ppm) PROMEDIO (ppm)

T1


estiércol de lombriz + girasol 92.68 89.03 94.49 92.07 B*


estiércol de lombriz 99.23 96.96 98.71 98.30 A*


girasol 87.66 89.83 90.02 89.17 B*

T4 Suelo contaminado con Pb 88.5 93.27 91.15 90.97 B*


significativa.

Cuadro 11: Resultados de eficiencia de remediación de plomo para cada tratamiento evaluado al

final del proceso de remediación. Arequipa. 2019.

TRAT. Pb

INICIAL

(ppm)

Pb NO

REMEDIADO

(ppm)

Pb

REMEDIADO

(ppm)

% Pb NO

REMEDIADO

(%)

% Pb

REMEDIADO

(%)

T1 121.05 28.98 ppm 92.07 ppm 23.94 %

76.06 %

T2 121.05 22.75 ppm 98.30 ppm 18.79 %

81.21 %

T3 121.05 31.88 ppm 89.17 ppm 26.34 %

73.66 %

T4 121.05 30.08 ppm 90.97 ppm 24.85 %

75.15%

62

Interpretación Análisis de Varianza:

Se aplicó el análisis de varianza en el cual, nos indica que el valor Fc (11.38) es mayor al nivel de

significancia (0.05) esto quiere decir que al menos uno de los tratamientos es diferente.

(Ver Anexo – Análisis de la Varianza)

Según la prueba de significación de Tukey (0,05) el tratamiento T2 (Suelo contaminado con Pb +

estiércol de lombriz) logró la mayor remoción de plomo del suelo contaminado con una eficiencia

del 81.21 % este resultado presenta diferencia estadística significativa en relación a T1, T4 y T3.

También la prueba de Tuckey demuestra que entre los resultados de remoción de plomo logrados

por T1, T4 y T3 no existe diferencia estadística significativa. Aunque debe resaltarse que todos los

tratamientos remediaron el plomo del suelo contaminado por debajo del ECA nacional para suelos

agrícolas.

Resultados similares son reportados por Vargas (2017) quien llegó a la conclusión que el

tratamiento donde se añadió humus fue donde hubo mayor porcentaje de remoción de plomo de

suelo y también mayor concentración de plomo en sus tejidos aéreos y con respecto a los

indicadores de control se evidencio que el pH y la capacidad de intercambio catiónico guardan más

relación con la disminución de plomo del suelo.

El tratamiento T1 (suelo contaminado con Pb + estiércol de lombriz + girasol) no fue efectivo en

la remoción de plomo del suelo contaminado en comparación con el T2 porque el estiércol de

lombriz tuvo una salinidad alta (20,13 mS/cm) que seguramente afectó el desempeño de esta planta

que en otras investigaciones resulta ser el mejor tratamiento.

La siguiente figura muestra la concentración inicial de plomo, la concentración final y la remoción

de plomo correspondiente a cada tratamiento evaluado en la investigación.

63

Figura 10: Resultados del proceso de remediación de suelos contaminados con plomo por

cada tratamiento evaluado. Arequipa.2019.

Los tratamientos que incluyen plantas de girasol (T1 y T3) si bien lograron reducir el nivel de

plomo en el suelo no superaron las expectativas porque fueron afectados por la alta salinidad del

medio, al respecto varios autores señalan que es una especie vegetal semi tolerante a la salinidad

la mayoría de variedades puede tolerar hasta 6 mS /cm de salinidad; una salinidad por encima de

estos valores para el caso de girasol ocasiona una importante restricción en su crecimiento y

desarrollo debido a limitaciones hídricas (osmóticas) y desbalances iónicos. Al respecto, Ibarra et

al (2017); reportan una investigación realizada con el objetivo de reducir la cantidad de plomo en

los suelos contaminados por medio de la planta de girasol Helianthus annuus, los resultados

arrojaron que la aplicación de suelo contaminado más aserrín obtuvo un mayor crecimiento en

altura, además, el tratamiento de suelo contaminado más humus extrajo y acumuló mayor cantidad

de metal pesado Pb, en comparación con los demás tratamientos; esto confirma que la planta de

girasol es un buen fitoextractor por haber acumulado plomo de 1116,67 mg Pb/kg de suelo.

64

Asimismo; Obaji et al (2017) producto de su investigación concluyen que el lombriabono (estiércol

de lombriz o humus de lombriz), la piedra pómez y el biochar mostraron un alto potencial para ser

usados como enmiendas en suelos contaminados con Pb, Cd y As, debido a su carácter recalcitrante

y la posibilidad de contar con sitios activos que favorecen la sorción de metales pesados. También,

Chávez (2014) resalta que la selección de un método y otro también depende de las condiciones

propias del suelo contaminado, y si bien por el momento los métodos biológicos como la

fitorremediación de suelos no tienen mucha acogida, poco a poco toman más fuerza debido a que

se presentan como una alternativa que no implica una alteración del medio local; son métodos in-

situ amigables con el ambiente, no costosos y puede ser adaptado con especies propias de la zona

usando sus capacidades para acumular y/o estabilizar metales pesados.

Finalmente se considera que la elección de un método o conjunto de métodos (tecnologías de

remediación) más apropiados para suelos contaminados con plomo en al ámbito de nuestra

investigación, no solo dependen de resultados de investigaciones previas, también se debe

considerar el criterio de facilidad técnica y especialmente el costo de implementación la tecnología

de remediación.

Sobre las ventajas de emplear plantas como el girasol para la fitorremediación de sitios

contaminados con plomo, Chávez (2014) indican que este tipo de tecnologías relativamente

recientes, presentan gran potencial en comparación con las tecnologías tradicionales ya que entre

otras cosas, son mucho más amigable con el ambiente, menos costosas y pueden ser más fácilmente

aceptadas por el público en general.

65

Figura 11: Porcentaje de plomo remediado y no remediado (final) por cada

tratamiento evaluado. Arequipa.2019.

4.2.2 Determinación de plomo en drenaje:

Se evaluó el contenido de plomo en el drenaje de cada tratamiento los resultados se evidencian en

el cuadro 12; se aprecia que la aplicación de agua para el riego del tratamiento T1 generó mayor

contenido de plomo en drenaje recolectado; lo que supone que ocurrió mayor lixiviación de plomo

bajo estas condiciones, aunque considerando la desviación estándar de los resultados (0,081 ppm

Pb +/- 0,074) el drenaje ocurrido en condiciones del tratamiento T1 no es normal para suelos de

textura franco arenosa. En cambio el drenaje ocurrido en las condiciones de los tratamientos T2,

T3 y T4 según la desviación estándar es usual en suelos de textura franco arenosa.

66

Cuadro 12: Resultados del contenido de plomo (ppm) en el drenaje recolectado al final del

proceso de remediación. Arequipa. 2019.

TRAT. DESCRIPCIÓN Pb (ppm)

T1

Suelo contaminado con Pb + estiércol de

lombriz + girasol 0.206


lombriz 0.054

T3 Suelo contaminado con Pb + girasol 0.049

T4 Suelo contaminado con Pb 0.014

Promedio 0.081

Desviación estándar 0.074

La posibilidad de lixiviación (drenaje) de plomo está directamente vinculado a la textura del suelo,

una textura franco-arenosa como los suelos utilizados en la investigación son más propensos a

facilitar el movimiento descendente de elementos lixiviados debido a que contienen buena

porosidad sobre todo macroporosidad. En nuestra investigación ocurrió drenaje de plomo que fue

detectado en los contenedores colocados en cada tratamiento, si bien es mínimo estas cantidades

en un caso real de contaminación de suelos debería valorarse con mucho interés sobre todo por la

posibilidad de que pueda afectar aguas subterráneas.

67

4.2.3 Plomo en plantas de girasol; factor de bioconcentración y traslocación de plomo

En seguida se discute la variación de resultados de la remediación de plomo en los tratamientos T1

y T3 que incluyen plantas de girasol como alternativa de fitorremediación de plomo; los resultados

del contenido de plomo en plantas girasol se muestran en los cuadros 13 y 14 que corresponden a

determinaciones efectuadas a 70 y 90 días de ocurrido la instalación del experimento en

condiciones controladas de invernadero.

Cuadro 13: Resultados del contenido de plomo (ppm) en plantas de girasol de los tratamientos T1

y T3 evaluado a 70 días de la instalación de la investigación. Arequipa. 2019.

TRAT. DESCRIPCIÓN R1

(ppm)

R2

(ppm)

R3

(ppm)

PROME-

DIO.

Pb (ppm)

DESVIACIÓN

ESTANDAR

T1

Suelo contaminado con

Pb + estiércol de

lombriz + girasol

21.086 0.724 0.482 7.431 9.66

T3 Suelo contaminado con

Pb + girasol 0.635 2.098 15.911 6.215 6.88

Cuadro 14: Resultados del contenido de plomo (ppm) en plantas de girasol de los tratamientos T1

y T3 evaluado a 90 días de la instalación de la investigación. Arequipa. 2019.


(ppm)

R2

(ppm)

R3

(ppm)

PROMEDIO

Pb (ppm)

DESVIACIÓN

ESTANDAR

T1


Pb + estiércol de

lombriz + girasol

59.62 1.03 0.0 20.22 27,87


Pb + girasol 0.73 25.39 0.75 8.957 11.62

68

La tendencia de resultados establece que el tratamiento T1 (Suelo contaminado con Pb + estiércol

de lombriz + girasol) presenta plantas con mayor contenido de plomo en ambos periodos de

evaluación con relación al tratamiento T3 (Suelo contaminado con Pb + girasol), estos datos que

comparan el desempeño de plantas de girasol en dos condiciones de suelo contaminado con plomo

obviamente favorecen al tratamiento T1; la diferencia en los resultados se deben a la inclusión de

estiércol de lombriz (“Humus de lombriz”) que presenta este tratamiento (T1).

Entonces se deduce que la incorporación de estiércol de lombriz ayuda la acción de remoción de

plomo por parte de la planta de girasol, este comportamiento sería debido a que la materia orgánica

contenida en el estiércol mejora la adsorción (estabilización) de plomo en el complejo arcillo

húmico del suelo, una vez retenido el plomo la planta de girasol extrae este elemento y lo

incorporaría en su tejido vegetal; a su vez la adición de humus al favorecer la capacidad de

intercambio catiónico del suelo viabiliza la transferencia de plomo de la solución suelo hacia el

complejo arcillo húmico a fin de que sea captado por el sistema radicular de la planta de girasol.

También se determinó el Factor de bioconcentración (FB) de parte aérea de plantas de girasol;

Factor de bioconcentración (FB) de raices de plantas de girasol y Factor de traslocación (FT)

correspondiente a tratamientos T1 y T3 que incluyen plantas de girasol como una opción de

fitorremediación, los resultados se consignan en los cuadros 15, 16 y 17 respectivamente. Los

resultados sobre el factor de bioconcentración de plomo en la parte aérea de la planta así como el

factor de bioconcentración de plomo en la parte radicular de la planta de girasol son menores a uno

(<1) para ambos tratamientos.

69

Sin embargo al comparar estos factores de bioconcentración de plomo en parte aérea y raíces el

tratamiento T3 (Suelo contaminado con Pb + girasol) favoreció la biocencontración de plomo en

tejido vegetal de girasol en comparación con el tratamiento T1 (Suelo contaminado con Pb +

estiércol de lombriz + girasol) lo que hace suponer que en estas condiciones de sustrato el humus

de lombriz como fuente de materia orgánica incorporado al suelo retiene el plomo del suelo

mediante el complejo arcillo húmico limitando la capacidad de remoción de la planta de girasol.

En relación a la diferencia del contenido de plomo (ppm) en las plantas de girasol de los

tratamientos T1 y T3 evaluado a 70 y 90 días de la instalación de la investigación, en las 03

repeticiones (R1, R2 y R3), puede deberse al orden de bioacumulación de plomo en los tejidos de

cada planta de girasol, estos análisis estadísticos sobre el contenido de plomo en los tejidos del

girasol que mostraron diferencias significativas para un mismo tratamiento, estarían condicionados

por la calidad de la semilla, al ser escogidas al azar y por no ser necesario el análisis de la semilla,

su influencia en el desarrollo de la planta y su absorción puede variar. Asimismo, el contenido de

nutrientes en cada tratamiento, la retención de los cationes metálicos que forman compuestos de

elevada solubilidad, entre otros condicionantes como los patrones de desarrollo vegetal

(constituidos por los programas genéticos, bioquímicos, y los factores que modulan e interfieren

con la progresión a través del ciclo de vida de la planta) son factores que aumentan la disponibilidad

del Plomo para ser absorbido por la planta.

Los siguientes cuadros, 15 y 16, presentan los resultados del factos de bioconcentración de la parte

aérea de las planta de girasol y los resultados del factor de bioconcentración (FB) de raices de

plantas de girasol para los tratamientos T1 y T3, respectivamente, ambos evaluados a los 100 días

de la instalación de la investigación.

70

Cuadro 15: Resultados del factor de bioconcentración (FB) de la parte aérea de plantas de girasol

para los tratamientos T1 y T3 evaluado a 100 días de la instalación de la investigación. Arequipa.

2019.

TRAT. DESCRIPCIÓN

Pb

Parte

Aérea

(ppm)

Pb

Suelo

(ppm)

Factor de

bioconcentración

(FB) de la parte

aérea de plantas

de girasol

T1


estiércol de lombriz + girasol 7.97 121.05 0.07

T3 Suelo contaminado con Pb + girasol 62.20 121.05 0.51

Cuadro 16: Resultados del factor de bioconcentración (FB) de raices de plantas de girasol para

los tratamientos T1 y T3 evaluado a 100 días de la instalación de la investigación. Arequipa.

2019.

TRAT. DESCRIPCIÓN

Pb

Raíz

(ppm)

Pb

Suelo

(ppm)

Factor de

bioconcentración (FB)

de raíces de plantas de

girasol

T1




71

Cuadro 17: Resultados del factor de traslocación (FT) en plantas de girasol para los tratamientos

T1 y T3 evaluado a 100 días de la instalación de la investigación. Arequipa. 2019.

TRAT. DESCRIPCIÓN

Pb

Parte

Aérea

(ppm)

Pb

Raíz

(ppm)

Factor de

traslocación

(FT)




En relación al factor de traslocación (FT) los resultados descritos en el cuadro 17 establecen para

el tratamiento T1(Suelo contaminado con Pb + estiércol de lombriz + girasol) un FT < 1 , valor que

indica que las raíces de la planta de girasol en presencia de estiércol de lombriz favorecen el

mecanismo de estabilización de plomo, por lo tanto se comportan como plantas exclusoras porque

no acumulan plomo en la parte aérea de la planta.

En este caso la estabilización de plomo en la parte radicular de la planta de girasol se debe a que la

elevada concentración de materia orgánica contenido en el estiércol de lombriz favorece la

retención de plomo en la rizósfera del suelo. Sin embargo, los resultados de traslocación (FT) para

el tratamiento T3 (Suelo contaminado con Pb + girasol) indican un FT >1 valor que indica que las

raíces de la planta de girasol en ausencia de estiércol de lombriz mejoran la traslocación de plomo

desde las raíces hacia la parte aérea de la planta, favoreciendo el mecanismo de fitoextracción de

plomo, por lo tanto se comportan como plantas acumuladoras porque concentran plomo en la parte

aérea de la planta. En este caso al no existir humus de lombriz el plomo queda libre en la solución

suelo para una extracción y traslocación libre por parte de la planta de girasol.

72

Al respecto; Medina, Montano (2014) señalan que muchas especies toleran las elevadas

concentraciones de metales en el suelo porque restringen su absorción y/o translocación hacia las

hojas (estrategia de exclusión); sin embargo, otras los absorben y acumulan activamente en su

biomasa aérea (estrategia acumuladora), lo que requiere una fisiología altamente especializada.

Según (Medina, Montano; 2014) las plantas poseen 3 estrategias básicas para crecer sobre suelos

contaminados: la primera se presenta en plantas exclusoras de metales, las cuales previenen la

entrada de metales o mantienen baja y constante la concentración de estos sobre un amplio rango

de concentración de metales en el suelo, principalmente restringiendo la acumulación de los

metales en las raíces.

La segunda se encuentra en las plantas denominadas indicadoras de metales, que acumulan los

mismos en sus tejidos aéreos y generalmente reflejan el nivel de metal en el suelo; finalmente, la

tercera estrategia es la de las plantas acumuladoras, las cuales pueden concentrar metales en sus

partes aéreas, en niveles que exceden varias veces el nivel presente en el suelo.

De acuerdo a Medina, Montano (2014) un valor del factor de traslocación mayor a 1 indica una

eficiente translocación del metal a brotes, por lo que la planta puede usarse con fines de

fitoextracción; si por el contrario, dicho valor es menor a 1, la translocación del metal es baja, por

lo que éste es retenido principalmente en las raíces y puede usarse para fitoestabilización.

Durante la fitoextracción, los contaminantes son captados por las raíces (fitoacumulación), y

posteriormente éstos son traslocados y/o acumulados hacia los tallos y hojas (fitoextracción); en la

fitoestabilización, las plantas limitan la movilidad y biodisponibilidad de los contaminantes en el

suelo, debido a la producción en las raíces de compuestos químicos que pueden adsorber y/o formar

complejos con los contaminantes, inmovilizándolos así en la interfase raíces-suelo (Volque,

Velásco, 2002.)

73

4.2.4 Tamaño de plantas de girasol (parte aérea):

Se evaluó el efecto de los tratamientos T1 y T3 en el tamaño de la parte aérea de plantas de girasol

en condiciones de invernadero, esta evaluación se realizó durante el proceso de remediación de un

suelo contaminado con plomo; los registros del tamaño de plantas se realizaron a 30, 70 y 100 días

de la instalación de la investigación, dichos resultados se presentan en los cuadros 18, 19 y 20

respectivamente.

Cuadro 18: Tamaño de plantas de girasol (cm) a 30 días de la instalación de la investigación para

los tratamientos T1 y T3. Arequipa. 2019.


(cm)

R2

(cm)

R3

(cm)

PROMEDIO

(cm)

DESVIACIÓN

ESTANDAR


estiércol de lombriz + girasol 5.2 5.8 6.0 5.67 0.34


girasol 6.8 7.2 6.8 6.93 0.19

Cuadro 19: Tamaño de plantas de girasol (cm) a 70 días de la instalación de la investigación para

los tratamientos T1 y T3. Arequipa. 2019.


(cm)

R2

(cm)

R3

(cm)

PROMEDIO

(cm)

DESVIACIÓN

ESTANDAR

T1


Pb + estiércol de

lombriz + girasol

12.5 12.9 13.4 12.9 0.37


Pb + girasol 16.0 17.4 17.0 16.8 0.59

74

Cuadro 20: Tamaño de plantas de girasol (cm) a 100 días de la instalación de la investigación

para los tratamientos T1 y T3. Arequipa. 2019.


(cm)

R2

(cm)

R3

(cm)

PROMEDIO

(cm)

DESVIACIÓN

ESTANDAR

T1


Pb + estiércol de

lombriz + girasol

62.5 61.4 62.4 62.1 0.49


Pb + girasol 69.1 68.6 70.2 69.3 0.67

La tendencia de los resultados determina que en los tres periodos de evaluación el tratamiento T3

(Suelo contaminado con Pb + girasol) presenta el mayor tamaño de plantas, este resultado permite

deducir que el mayor tamaño de la parte aérea de plantas de girasol estaría asociado a una mayor

concentración de plomo en la parte aérea debido a que el factor traslocación para este tratamiento

es mayor a uno (FT >1) en este caso se favorece el mecanismo de fitoextracción de plomo.

En relación a los resultados obtenidos Gutierrez – Espinoza et al (2011) señalan que el girasol

(Helianthus annuus) es una planta ampliamente reconocida como fitorremediadora , sobre la cual

se han desarrollado diversos estudios de germinación; Gutierrez – Espinoza et al (2011)

reportaron que el girasol, por su alta capacidad radicular puede extraer del 10 al 25% de los

metales del suelo, ya que estas plantas no son fácilmente afectadas por los contaminantes;

los niveles de crecimiento de esta especie en medios contaminados fueron superiores a los niveles

de crecimiento de plantas que crecen bajo condiciones no contaminadas. Esta especie absorbe

metales pesados en grandes cantidades por lo que se considera como una planta hiperacumuladora

para Cd, Zn, Pb y elementos radiactivos (Gutierrez – Espinoza et al; 2011).

75

Figura 12: Evolución del tamaño de plantas de girasol (parte aérea) expresado en

centímetros durante el proceso de remediación para los tratamientos T1 y T3.

Arequipa.2019.

4.2.5 Tamaño de raíces de girasol:

Se estudió el efecto de los tratamientos T1 y T3 (que incluyen plantas de girasol como opción de

fitorremediación) en el tamaño de raíces de plantas de girasol en condiciones de invernadero, esta

evaluación se realizó durante el proceso de remediación de un suelo contaminado con plomo; los

registros del tamaño de raíces se tomaron a 100 días de la instalación de la investigación, los

resultados se pueden apreciar en el cuadro 21.

Tam

año

pro

med

io p

lan

ta g

iras

ol-

Par

te a

érea

(cm

)

76

Cuadro 21: Tamaño de raíces de plantas de girasol (cm) a 100 días de la instalación de la


TRAT. DESCRIPCIÓN

R1

(cm)

R2

(cm)

R3

(cm)

PROMEDIO

(cm)

DESVIACIÓN

ESTANDAR

T1


Pb + estiércol de lombriz

+ girasol

18.2 20.4 19.8 19.5 0.93


Pb + girasol 12.2 13.0 12.6 12.6 0.33

Los resultados obtenidos en la investigación determinan que el tratamiento T1 (Suelo contaminado

con Pb + estiércol de lombriz + girasol) logró el mayor tamaño de raíces de girasol en comparación

con T3, este resultado permite deducir que el mayor tamaño de raíces estaría asociado a mejorar el

mecanismo de estabilización del plomo en el sistema radicular, criterio que concuerda con el factor

traslocación logrado por este tratamiento (FT <1).

Al respecto, Chico-Ruiz et al (2012) señalan que se define como tolerancia a la presencia de un

contaminante a las adaptaciones que tienen ciertas especies para crecer y reproducirse en lugares

fuertemente contaminados; se sugiere que la principal razón para que la longitud de la raíz sea

usada como una medida para determinar la capacidad de una planta para tolerar metales, es que la

raíz es más sensible a elementos tóxicos en el ambiente, debido a que es un órgano especializado

en la absorción; por tal motivo, es el primer órgano en estar sometido a la presencia de diferentes

contaminantes y, por lo tanto, el primero en presentar efectos tóxicos.

77

Asimismo, al efectuar su investigación sobre la capacidad remediadora de la raíz de girasol

(Helianthus annuus) sometida a diferentes concentraciones de plomo, concluyen que la longitud

de la raíz no se ve afectada por la concentración de plomo y la mayor concentración se da en las

raíces secundarias y son capaces de tolerar concentraciones de 500 mg/l de plomo.

Asimismo, la figura 13, tamaño promedio de plantas y raíces de girasol, representa en forma

comparativa el tamaño de plantas de girasol (parte aérea) y de raíces evaluado al final del proceso

del proceso de remediación para los tratamientos T1 y T3. Tal como se visualiza, se evidencia que

el tratamiento T1, que tuvo mejor desempeño en la remediación de plomo del suelo con respecto

al tratamiento T3, presenta menor tamaño de parte aérea, sin embargo, presenta un mayor tamaño

de raíces; situación inversa sucede con el tratamiento T3 que presenta mayor tamaño de parte aérea

y menor tamaño radicular.

Figura 13: Tamaño de plantas de girasol (parte aérea) y de raíces evaluado al

final del proceso del proceso de remediación para los tratamientos T1 y T3.

Arequipa. 2019.

Tam

año

pro

med

io d

e p

lan

tas

y r

aíce

s d

e

gir

aso

l (c

m)

78

4.2.6 pH del suelo:

Se determinó la variación del pH del suelo por efecto de la remediación de suelos contaminados

con plomo mediante el empleo de girasol y estiércol de lombriz en condiciones controladas; los

registros de pH de suelo correspondiente a cada tratamiento se presentan en los anexos.

Interpretación Análisis de Varianza:

Se aplicó el análisis de varianza en el cual, nos indica que el valor Fc (18.43) es mayor al nivel de

significancia (0.05) esto quiere decir que al menos uno de los tratamientos es diferente. (Ver Anexo

– Análisis de la Varianza).

El análisis de varianza para estas evaluaciones reporta diferencias estadísticas significativas entre

tratamientos; con un coeficiente de variabilidad de 3,41 % este valor es aceptado para

investigaciones en condiciones controladas debido a que confieren representatividad a los registros

obtenidos.

El cuadro 22 ofrece resultados de la prueba de Tukey (0,05), el tratamiento T2 presenta el mayor

pH de suelo seguido de T1 entre ambos no existe diferencia estadística significativa; en cambio T2

y T1 si presentan resultados de pH con diferencia estadística significativa frente a T4 y T3.

Tambien se observa que los tratamientos T2 y T1 presenta pH cercano a la neutralidad; en cambio

los tratamientos T4 y T3 ofrece pH de nivel ácido.Siendo el tratamiento T2 con mayor eficiencia

en la remediación de plomo y con mayor pH de suelo (7,3) en este sustrato se habría limitado la

movilidad de plomo en el suelo favoreciendo su captación por el complejo arcillo húmico.

79

Cuadro 22: Resultados de pH del suelo al final del proceso de remediación. Arequipa. 2019.


(pH)

R2

(pH)

R3

(pH)

PROMEDIO

(pH)

T1 Suelo contaminado con Pb + estiércol

de lombriz + girasol 6.9 7.2 7.2 7.1 A*

T2 Suelo contaminado con Pb + estiércol

de lombriz 7.1 7.3 7.5 7.3 A*

T3 Suelo contaminado con Pb + girasol 5.9 6.4 6.0 6.1 B*

T4 Suelo contaminado con Pb 6.3 6.7 6.2 6.4 B*


significativa.

Al respecto, Volque; Velásco (2002) indican que 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; la solubilidad de muchos contaminantes

inorgánicos cambia en función del pH y normalmente su movilidad disminuye con altos valores de

pH.

Por la importancia de pH en remediación de suelos contaminados con plomo se realizó una prueba

de correlación lineal entre la remoción de plomo (variable dependiente: Y) y el pH del suelo

(variable independiente: X). Los valores indicados en el anexo revelan alta asociación entre ellos

tal como lo demuestra el coeficiente de correlación (r = 0,759); el coeficiente de determinación (r2:

0,576) indica que el pH del suelo influye en un 57,6 % en la remoción de plomo del suelo

contaminado.

80

El coeficiente de intersección (a) para la asociación entre plomo remediado y pH del suelo indica

que la línea de regresión se intercepta con el eje de las coordenadas (Y) a una distancia del origen

de 55,63; por otro lado, el coeficiente de regresión (b) indica que la línea de regresión es positiva

es decir asciende de izquierda a derecha también refiere si el pH del suelo varia en una unidad la

remoción de pH variará en 5,5 unidades.

La mayoría de los metales entre ellos el plomo tienden a estar más disponibles a pH ácido porque

son menos fuertemente adsorbidos, en el caso de la investigación a medida que el pH se incrementa

el Pb es removido con mayor eficiencia por que el pH tendiente a la alcalinidad inmoviliza el Pb

del suelo favoreciendo su remoción.

Figura 14: Modelo de correlación lineal entre el plomo remediado y el pH del suelo. Arequipa. 2019.

4.2.7 Análisis edafológico final del suelo:

Se realizó un analisis de suelo al final del proceso de remediación solo para el tratamiento T2

(Suelo contaminado con Pb + estiércol de lombriz) debido a que fue el tratamiento que logró la

mayor eficiencia en la remediación de suelos contaminados con plomo.

81

Según el análisis la textura de suelos es franco arenosa no existiendo ningúna variación en relación

a la textura inicial del suelo; la materia orgánica se incremento en relación al valor inicial de 3,91

% a 11,12 %; la conductividad electrica que valora la salinidad del suelo se incrementó aunque sin

superar el valor crítico que es 4 mS/cm; la capacidad de intercambio catiónico de 9,72 meq/100 gr

al inicio se incrementó a 27,872 meq/100 gr; asimismo los niveles de N, P y K mejoraron en

relación al nivel inicial detectado en el suelo. En consecuencia, el tratamiento T2 no solo logró ser

el mas eficiente en la remoción de plomo con respecto a los demás tratamientos sino que también

favoreció las propiedades del suelo, tal como se evidencia en el análisis de suelo correspondiente

al tratamiento T2. El cuadro 23 presenta el resumen de los resultados del análisis edafológico final

del suelo de la aplicación del tratamiento T2, los resultados se muestran favorables respecto a la

mejora en las propiedades.

Cuadro 23: Análisis edafológico final del suelo correspondiente al tratamiento T2

luego del proceso de remediación. Arequipa. 2019.


Textura - Franco arenoso


pH - 6.93

C.E. mS/cm 3.11

CIC meq/100 gr 27.872

N % 0.47

P Ppm 969.25

K Ppm 2187.33

82

CAPÍTULO V

CONCLUSIONES

1. El tratamiento T2 (Suelo contaminado con Pb + estiércol de lombriz) logró la mayor remoción

de plomo del suelo contaminado con una eficiencia del 81,21% este resultado presenta

diferencia estadística significativa en relación a los tratamientos T1, T4 y T3. Aunque todos los

tratamientos remediaron el Pb por debajo del ECA nacional para suelos agrícolas (70 ppm Pb).

2. El tratamiento T2 (Suelo contaminado con Pb + estiércol de lombriz) logró remediar el nivel

inicial de plomo de 121,05 ppm hasta 22,75 ppm logrando una remoción de 98,30 ppm; este

tratamiento también incrementó el contenido de la materia orgánica, la capacidad de

intercambio catiónico, pH y los niveles de N, P y K en el suelo sometido al proceso de

remediación.

3. Considerando el factor de traslocación de plomo (FT), la planta de girasol en presencia de

estiércol de lombriz (T1: Suelo contaminado con Pb + estiércol de lombriz + girasol) se

comportan como planta exclusora (FT < 1) favoreciendo el mecanismo de estabilización de

plomo; sin embargo, en ausencia de estiércol de lombriz (T3: Suelo contaminado con Pb +

girasol) se comporta como planta acumuladora (FT >1) favoreciendo el mecanismo de

fitoextracción de plomo.

4. Finalmente se concluye que la utilidad del girasol (helianthus annus) y estiércol de lombriz roja

(Eisenia foetida) permite inmovilizar el Pb en el suelo a través de su absorción y acumulación

en las raíces o bien, por percolación en la capa de la rizosfera, a través de los mismos se reduce

la movilidad de los contaminantes y reduce su propagación a las aguas subterráneas.

83

CAPÍTULO VI

RECOMENDACIONES

1. En consideración a los resultados de la investigación desarrollada sugerimos que el tratamiento

T2 (Suelo contaminado con Pb + estiércol de lombriz) pueda ser considerado como una

alternativa de tecnología de remediación de sitios contaminados con plomo debido a que logró

la mayor remoción de plomo del suelo contaminado con una eficiencia del 81,21 %.

2. Sin embargo, recomendamos para futuros trabajos de investigación similares realizar una

objetiva valoración económica de tratamientos y su posibilidad real de implementación como

una opción tecnológica para remediar sitios contaminados con plomo.

84

CAPÍTULO VII

BIBLIOGRAFÍA

1. Alcaino, C. Guillermo.2012. Análisis y comparación de tecnologías de remediación para

suelos contaminados con metales. (En línea). Consultado el 10 enero 2019. Disponible en:

http://repositorio.uchile.cl/bitstream/handle/2250/113010/cf-

alcaino_gc.pdf?sequence=1&isAllowed=y

2. Barrio, V. Noelia. 2008. Metales pesados en suelos y sus efectos sobre la salud. (En línea).

Consultado el 22 de diciembre 2018. Disponible en:

http://147.96.70.122/web/tfg/tfg/memoria/noelia%20barrio%20vega.pdf

3. Bonilla, V. Sara. 2013. Estudio para tratamientos de biorremediación de suelos

contaminados con plomo, utilizando el método de fitorremediación. (En línea). Consultado el 14

enero 2019. Disponible en: https://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/4400/6/UPS-

ST000985.pdf

4. Buendía, R. Hildebrando; Cruz, R. Fray; Meza, A. Carlos; Arévalo, Z. Juan. 2014.

Fitorremediación de suelos contaminados por hidrocarburos de petróleo. (En línea). Consultado el

24 de setiembre 2017. Disponible en:

http://revistasinvestigacion.unmsm.edu.pe/index.php/alma/article/view/11873/10595

5. Callirgos, R. Cristina. 2014. Evaluación de la capacidad fitorremediadora de la especie

Chrysopogon zizanioides mediante la incorporación de enmiendas en relaves mineros. Consultado

el 10 enero 2019. Disponible en: file:///C:/Users/MI%20PC/Downloads/P36_C34%20-

T%20(2).pdf

6. Chávez, R. Luciana. 2014. Fitoremediacion con especies nativas en suelos contaminados

por plomo. Tesis para optar el título de Ingeniera ambiental. UNALM. Lima – Perú. 114 p.

85

7. Chico – Ruiz, J.; De Chico, L.; Rodriguez, M.; Guerrero, M. 2012. Capacidad remediadora

de la raíz de girasol (Helianthus annuus) cuando es sometida a diferentes concentraciones de

plomo. (En línea). Consultado el 24 setiembre 2017. Disponible en: http//: www.

file:///C:/Users/MI%20PC/Downloads/Capacidad%20remediadora%20de%20la%20ra%C3%AD

z%20de%20girasol%20(1).pdf

8. Diez, L. Javier.2008. Fitocorrección de suelos contaminados con metales pesados. (En

línea). Consultado el 6 enero 2019. Disponible en:

https://minerva.usc.es/xmlui/bitstream/handle/10347/2540/9788498872026_content.pdf?sequenc

e=1

9. Galán, H. Emilio; Romero, B. Antonio. 2008. Contaminación de suelos por metales

pesados. (En línea). Consultado el 16 de enero 2019 . Disponible en:

http://www.ehu.eus/sem/macla_pdf/macla10/Macla10_48.pdf

10. Gutierrez – Espinoza, L.; Melgoza-Castillo, A.; Alarcón-Herrera, M.; Ortega-Gutiérrez, J.;

Prado-Tarango, D.; Cedillo-Alcantar, M. 2011. Germinación del girasol silvestre (Helianthus

annuus L.) en presencia de diferentes concentraciones de metales. (En línea). Consultado el 21

enero 2019. Disponible en:

https://www.researchgate.net/publication/267298061_Germinacion_del_girasol_silvestre_Heliant

hus_annuus_L_en_presencia_de_diferentes_concentraciones_de_metales

11. Ibarra, Giuliana; Tataje, Alberto; Vásquez Mariley. 2017. Fitorremediación de los relaves

mineros de Perúbar (Unidad Minera Graciela) por medio de Girasol (Helianthus annuus). (En

línea). Consultado el 23 de setiembre 2017 . Disponible en:

file:///C:/Users/MI%20PC/Downloads/bioremediacion100-170613233556.pdf

12. López, R.; Reyes, A.; Zúñiga, M. 2006. Recuperación de un suelo contaminado con plomo

con el uso de ácidos fúlvicos y girasol ornamental. (En línea). Consultado el 20 de setiembre 2017.

Disponible en: www.google.com.pe/?gfe_rd=cr&ei=xahkvnhscpdeqawjjiciag&gws

86

13. Mallea, A. María. 2010. Remediación de suelos contaminados y análisis de un proyecto

piloto en Chile, en el marco del sistema de evaluación de impacto ambiental. (En línea).

Consultado el 11 enero 2019. Disponible en:

http://www.achidam.cl/Documentos/remediacion_de_suelos_contaminados.pdf

14. Martinez, M. Luis. 2018. Evaluación del estado de conservación de suelos contaminados

por la relavera el Madrigal - Arequipa y propuesta de fitorremediación. Tesis para optar el Grado

Académico de Doctor en: Ciencias y Tecnologías Medioambientales. UNSA. Arequipa.136 p.

15. Medina, Katy; Montano, Yeidy. 2014. Determinación del factor de bioconcentración y

traslocación de metales pesados en el Juncus arcticus willd. y Cortaderia rudiuscula stapf, de áreas

contaminadas con el pasivo ambiental minero Alianza – Ancash. Tesis para optar el titulo de

ingeniera ambiental. Universidad nacional “Santiago Antúnez de Mayolo”. Facultad de ciencias

del ambiente; Escuela académico profesional de Ingenieria ambiental. 127 p.

16. Obaji, B. Adriana; Romero, P. Katherine; Combatt, C. Enrique; Díaz, F. Luis; Urango, C.

Iván; Marrugo, N. José. 2017. Evaluación de materiales como potenciales retenedores de metales

pesados para su aplicación como enmiendas en suelos contaminados. (En línea). Consultado el 23

de setiembre 2017. Disponible en: file:///C:/Users/MI%20PC/Downloads/187-313-1-PB.pdf

17. Oriundo, G. Cristian; Robles, G. Jhon. 2009. Determinación de plomo en suelos debido a

la contaminación por fábricas aledañas al Asentamiento Humano cultura y progreso del distrito de

Ñaña – Chaclacayo. (En línea). Consultado el 25 de setiembre 2017. Disponible en:

http://cybertesis.unmsm.edu.pe/bitstream/cybertesis/1636/1/Oriundo_gc.pdf

18. Peña, R. Flor; Beltrán, L. Moisés.2012. Aplicación de la fitorremediacion en suelos

contaminados por metales pesados utilizando Helianthus annuss L. en la estación experimental el

Mantaro. (En línea). Consultado el 6 enero 2019. Disponible en:

http://revistas.uncp.edu.pe/index.php/prospectiva/article/view/291/258

87

19. Pita, José; Pérez, Félix. 1998. Germinación de semillas. (En línea). Consultado el 18 enero

2019. Disponible en:

https://www.mapa.gob.es/ministerio/pags/biblioteca/hojas/hd_1998_2090.pdf

20. Puga, S.; Sosa, M.; Lebgue, T.; Quintana, C.; Campos, A. 2006. Contaminación por

metales pesados en suelo provocada por la industria minera. (En línea). Consultado el 6 enero 2019.

Disponible en: http://www.lamolina.edu.pe/ecolapl/Articulo%2020%20Vol%205.pdf

21. Rábago, Isaura. 2011. Capacidad de amortiguación de la contaminación por plomo y por

cadmio en suelos de la comunidad de Madrid. (En línea). Consultado el 15 enero 2019. Disponible

en: https://eprints.ucm.es/12511/1/T32805.pdf

22. Rojas, M. 2002. Manual de investigación y redacción científica. E. Book press. Perú. 96 p.

23. Sedas, E.; Ruíz; U. 2012. La remediación de sitios contaminados. (En línea). Consultado el

5 enero 2019. Disponible en:

http://biblioteca.semarnat.gob.mx/janium/Documentos/Ciga/Libros2011/CD001404.pdf

24. Sierra, V. Ruben. 2006. Fitorremediación de un Suelo Contaminado con Plomo por

Actividad Industrial. (En línea). Consultado el 25 de setiembre 2017. Disponible en:

http://alertaplomo.org/sites/default/files/fitorremediacion.pdf

25. Trujillo, T. María; Ramirez, Q. Juan. 2012. Biorremediación en suelos contaminados con

hidrocarburos en Colombia. (En línea). Consultado el 16 enero 2019. Disponible en:

https://www.researchgate.net/publication/282607936_Biorremediacion

26. Vargas, Klintons. 2017. Eficiencia del maiz (zea mays) cultivado con abonos orgánicos

(compost y humus hechos a partir de restos de flores) en la disminución de las concentraciones de

plomo de suelos contaminados por el pasivo ambiental minero Catac–Recuay, Ancash 2017. (En

línea). Consultado el 20 enero 2019. Disponible en:

http://repositorio.ucv.edu.pe/bitstream/handle/UCV/3615/Vargas_JKB.pdf?sequence=1&isAllow

ed=y

88

27. Vargas, M. Gonzalo. 2013. Influencia de las micorrizas arbusculares en la fitoextracción

con girasol en suelos contaminados por Pb y Cd. (En línea). Consultado el 22 de setiembre 2017 .

Disponible en: https://www.zaragoza.unam.mx/portal/wp-

content/Portal2015/Licenciaturas/biologia/tesis/tesis_vargas_munoz.pdf

28. Velázco, A. Juan; Volke, S. Tania. 2008. Composteo, una alternativa tecnológica para la

biorremediación de suelos en México. (En línea). Consultado el 13 enero 2019. Disponible en:

file:///C:/Users/MI%20PC/Downloads/Dialnet-ElComposteo-2887410.pdf

29. Volque, Tania; Velásco, Juan.2002. Tecnologías de remediación para suelos contaminados.

(En línea). Consultado el 20 enero 2019. Disponible en:

https://www.researchgate.net/publication/31851896_Tecnologias_de_remediacion_para_suelos_c

ontaminados

30. Valdivia, M. (2005). Intoxicación por plomo. Revista de la Sociedad Peruana de Medicina

Interna, 18(1), 22-27.

89

ANEXOS

90

1: ANÁLISIS DE VARIANZA

91

ANALISIS DE VARIANZA

Plomo final en el suelo (ppm) no remediado Plomo final en el suelo (ppm) no remediado

repeticiones T3 31.88 |

Tratamientos I II III Sumatorias Promedios T4 30.08 | |

T1 28.37 32.02 26.56 86.95 28.98 T1 28.98 | | |

T2 21.82 24.09 22.34 68.25 22.75 T2 22.75

T3 33.39 31.22 31.03 95.64 31.88

T4 32.55 27.78 29.90 90.23 30.08

Sumatorias 116.13 115.11 109.83 341.07

Promedio = 28.42

F. de Variabilidad GL Sc CM Fc Ft(0,05) Ft(0,01) Sig

Tratamientos 3 141.55 47.18 11.38 4.07 7.59 **

Error E. 8 33.16 4.15

Total 11 174.71 C.V. = 7.16%

Plomo remediado (ppm) Plomo remediado (ppm)

repeticiones T2 98.30

Tratamientos I II III Sumatorias Promedios T1 92.07 |

T1 92.68 89.03 94.49 276.20 92.07 T4 90.97 | |

T2 99.23 96.96 98.71 294.90 98.30 T3 89.17 | |

T3 87.66 89.83 90.02 267.51 89.17

T4 88.50 93.27 91.15 272.92 90.97

Sumatorias 368.07 369.09 374.37 1111.53

Promedio = 92.63


Tratamientos 3 141.55 47.18 11.38 4.07 7.59 **

Error E. 8 33.16 4.15

Total 11 174.71 C.V. = 2.20%

92

ANALISIS DE VARIANZA

Análisis pH final en el suelo Análisis pH final en el suelo

repeticiones T2 7.30 |

Tratamientos I II III Sumatorias Promedios T1 7.10 |

T1 6.90 7.20 7.20 21.30 7.10 T4 6.40

T2 7.10 7.30 7.50 21.90 7.30 T3 6.10

T3 5.90 6.40 6.00 18.30 6.10

T4 6.30 6.70 6.20 19.20 6.40

Sumatorias 26.20 27.60 26.90 80.70

Promedio = 6.72


Tratamientos 3 2.90 0.97 18.43 4.07 7.59 **

Error E. 8 0.42 0.05

Total 11 3.32 C.V. = 3.41%

Y X Pb remediado (ppm) pH suelo

92.68 6.9 89.03 7.2 94.49 7.2 99.23 7.1 96.96 7.3 98.71 7.5 87.66 5.9 89.83 6.4 90.02 6 88.5 6.3

93.27 6.7 91.15 6.2

Correlaciones vs. Pb remediado (ppm) r r2 b a r (0.05) r (0.01) Sig

pH suelo 0.759 0.576 5.50 55.63 0.404 0.515 **

93

2: Evidencias fotográficas:

Fotografía N° 1: Preparación Solución Pb Fotografía N° 2: Preparación Solución Pb

Fotografía N° 3: Preparación Solución Pb Fotografía N° 4: Prueba germinación

94

Fotografía N° 5: Prueba de germinación Fotografía N° 6: Prueba de fitotoxicidad

Fotografía N° 7: Prueba de fitotoxicidad Fotografía N° 8: Prueba de fitotoxicidad

Fotografía N° 9: Punto de muestra de Suelo Fotografía N° 10: Muestra de suelo

95

Fotografía N° 11: Preparación compost +

suelo


suelo


suelo


suelo

96

Fotografía N° 15: Solución de plomo

agregada a muestra de Suelo

Fotografía N° 16: Solución de Plomo

agregada a muestra de Suelo

Fotografía N° 17: Sembrío de girasol en

Tratamientos SPbG y SPbELG

Fotografía N° 18: Sembrío de girasol en

Tratamientos SPbG y SPbGEL

97

Fotografía N° 19: Tratamiento SPb instalado

en vivero

Fotografía N° 20: Tratamiento SPbG

instalado en vivero

Fotografía N° 21: Tratamiento SPbEL

instalado en vivero

Fotografía N° 22: Tratamiento SPbELG

instalado en vivero

98

Fotografía N° 23: Tratamiento SPbG a 30

días de siembra


días de siembra


días de siembra

Fotografía N° 26: Tratamiento SPbELG a 30

días de siembra

99


días de siembra


días de siembra


días de siembra


días de siembra

100

Fotografía N° 31: Tratamiento SPbG, brote

girasol

Fotografía N° 32: Tratamiento SPbELG,

brote girasol

Fotografía N° 33: Tratamiento SPbG, flor de

girasol

Fotografía N° 34: Tratamiento SPbELG, flor

de girasol

101

Fotografía N° 35: Envío muestra de girasol Fotografía N° 36: Envío muestra de girasol

Fotografía N° 37: Envío muestra de girasol

102

3: Reportes de análisis de suelos, estiércol de lombriz, plantas de girasol:

“REMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON PLOMO (Pb ...

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