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Fitorremediaci�n en suelos contaminados por cadmio para mitigar el metal pesado

 

Phytoremediation in cadmium-contaminated soils to mitigate the heavy metal

 

Fitorremedia��o em solos contaminados com c�dmio para mitigar o metal pesado

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: a.obando@istvicenteleon.edu.ec

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 11 de enero de 2024 *Aceptado: 20 de febrero de 2024 * Publicado: �14 de marzo de 2024

 

        I.            Instituto Superior Tecnol�gico Vicente Le�n, Ecuador.

      II.            Instituto Superior Tecnol�gico Vicente Le�n, Ecuador.

   III.            Instituto Superior Tecnol�gico Vicente Le�n, Ecuador.

   IV.            Instituto Superior Tecnol�gico Vicente Le�n, Ecuador.

 

Resumen

El presente trabajo tuvo como objetivo principal determinar la calidad del suelo de estudio� que se encuentra en contacto con las agua provenientes por sus derivaciones del rio Cutuchi, a trav�s del an�lisis de variables f�sico-qu�micas, se investig� la fitorremediaci�n con girasoles como plantas remediadoras, su sembr�o, cuanto tiempo dura en brotar y ver cuanta contaminaci�n puede disminuir, tomando en cuenta que el ciclo de vida del girasol termina en unos 90 a 125 d�as despu�s de ser sembrado. A lo largo del r�o se realiz� dos estaciones de muestreo, una en un terreno ubicado en Pastocalle y la segunda ubicada en un terreno de Mulalo, donde se recolectaron las muestras de suelo y agua para analizar el cadmio como metal pesado e identificar qu� tan contaminadas se encuentran estas zonas. El prop�sito de este proyecto es tratar de eliminar los contaminantes del suelo, y junto a la planta de girasol absorber algunos metales pesados en la fisiolog�a de �sta; de esta manera podremos identificar cu�nto nos ha ayudado la fitorremediaci�n en la disminuci�n de cadmio presente en los suelos de estudio, para disminuir la degradaci�n de los suelos. Es un hecho que la sociedad puede hacer cambios en su estilo de vida con el fin de detener la contaminaci�n del ecosistema para que en un futuro esa zona pueda ser suministrada a plantas, animales y humanos, para as� poder disminuir enfermedades que afectan principalmente a los ri�ones, buscar concientizar a las personas para realizar este tipo de actividades para la reducci�n de los metales pesado ya que no es muy costosa la soluci�n.

Palabras clave: fitorremediaci�n; suelos; contaminaci�n; derivaciones; enfermedades.

 

Abstract

The main objective of this work was to determine the quality of the study soil that is in contact with the water coming from its derivations of the Cutuchi River, through the analysis of physical-chemical variables, phytoremediation was investigated with sunflowers as remedial plants. your seed, how long it takes to sprout and see how much contamination can be reduced, taking into account that the life cycle of the sunflower ends in about 90 to 125 days after being planted. Two sampling stations were carried out along the river, one in a field located in Pastocalle and the second located in a field in Mulalo, where soil and water samples were collected to analyze cadmium as a heavy metal and identify how contaminated they were. these areas are found. The purpose of this project is to try to eliminate contaminants from the soil, and together with the sunflower plant, absorb some heavy metals in its physiology; In this way we will be able to identify how much phytoremediation has helped us in reducing cadmium present in the study soils, to reduce soil degradation. It is a fact that society can make changes in its lifestyle in order to stop the contamination of the ecosystem so that in the future that area can be supplied to plants, animals and humans, in order to reduce diseases that mainly affect animals. kidneys, seek to raise people's awareness to carry out this type of activities to reduce heavy metals since the solution is not very expensive.

Keywords: phytoremediation; floors; pollution; derivations; diseases.

 

Resumo

O objetivo principal deste trabalho foi determinar a qualidade do solo de estudo que est� em contato com a �gua proveniente de suas deriva��es do Rio Cutuchi, atrav�s da an�lise de vari�veis ​​f�sico-qu�micas, foi investigada a fitorremedia��o com girass�is como plantas corretivas. semente, quanto tempo leva para brotar e ver o quanto a contamina��o pode ser reduzida, levando em considera��o que o ciclo de vida do girassol termina em cerca de 90 a 125 dias ap�s o plantio. Foram realizadas duas esta��es de amostragem ao longo do rio, uma num campo localizado em Pastocalle e a segunda localizada num campo em Mulalo, onde foram recolhidas amostras de solo e �gua para analisar o c�dmio como metal pesado e identificar o grau de contamina��o destas �reas. s�o encontrados. O objetivo deste projeto � tentar eliminar contaminantes do solo, e junto com a planta do girassol, absorver alguns metais pesados ​​da sua fisiologia; Desta forma poderemos identificar o quanto a fitorremedia��o nos ajudou na redu��o do c�dmio presente nos solos de estudo, para diminuir a degrada��o do solo. � fato que a sociedade pode realizar mudan�as em seu estilo de vida a fim de estancar a contamina��o do ecossistema para que no futuro aquela �rea possa ser abastecida para plantas, animais e humanos, a fim de reduzir doen�as que afetam principalmente os rins, os animais. procurar sensibilizar as pessoas para a realiza��o deste tipo de atividades de redu��o de metais pesados, uma vez que a solu��o n�o � muito cara.

Palavras-chave: fitorremedia��o; pisos; polui��o; deriva��es; doen�as.

 

Introducci�n

A nivel mundial en cuanto a la contaminaci�n de los suelos por cadmio su impacto negativo en los ecosistemas, especialmente en la salud humana y los materiales met�licos, el desarrollo urbano, el cambio de la superficie terrestre y el cambio clim�tico son fen�menos resultantes de la explosi�n demogr�fica. Una de las causas m�s predominantes es el uso de plaguicidas, ya que es utilizado por la mayor�a de los agricultores para sus cultivos; el inadecuado manejo del mismo es la causa de la degradaci�n del suelo, deterioro de microfauna, concentraci�n de metales pesados y afectaci�n a la salud de las personas. La actividad industrial y minera arroja metales venenosos como plomo (Pb), mercurio (Hg), cadmio (CD), ars�nico (ACE) y cromo (CR), muy da�ino para la salud humana y para la mayor�a de las formas de vida. Adem�s, los metales provienen de las fuentes de emisi�n generadas por humanos. (Herrera.T, 2022).

En la provincia de Cotopaxi el cadmio es uno de los metales pesados m�s t�xicos, generalmente los metales pesados est�n presentes en el suelo y en las plantas en medianas concentraciones, lo que origina la degradaci�n en los suelos provocando problemas ambientales debido a la facilidad de la movilidad de este metal, se debe tomar en cuenta que el cadmio se encuentra por lo general asociado a otros elementos contaminantes como el ars�nico, boro ,cobalto ,cromo, cobre ,molibdeno, manganeso, n�quel, selenio, y zinc; que son metales que se encuentran presentes en el rio Cutuchi, estos metales afectan negativamente el sistema endocrino y causan graves enfermedades en la salud. Ingerir en alimentos o agua potable con un nivel muy alto de cadmio produce una irritaci�n severa del est�mago, lo que conduce a v�mitos y diarrea y en ciertos casos la muerte. Si la fuente de alimento tiene un nivel de cadmio m�s bajo durante un per�odo largo puede causar la acumulaci�n de cadmio en los ri�ones. Si se alcanza un nivel bastante alto causar�a da�o renal. El efecto de un nivel m�s bajo de cadmio durante un per�odo largo puede aumentar la fragilidad de los huesos para que puedan romperse f�cilmente. �(Bricio.Y, 2021).

En los suelos de estudio ubicados en Pastocalle y Mulalo, los niveles de contaminaci�n por metales pesados se han identificado en plantas reduce el crecimiento, la actividad de la fotos�ntesis, el contenido de clorofila y causa clorosis, especialmente en hojas j�venes. Adem�s, perturban la entrada y el transporte nutricional y causa estr�s oxidativo y efectos sobre la actividad enzim�tica, animales presentan afectaciones en los ri�ones y los huesos y los seres humanos, ya que el cadmio se considera un cancer�geno que ataca principalmente a los ri�ones, da�a el sistema de filtraci�n y provoca una importante excreci�n de prote�nas y az�cares; adem�s se debe tomar en cuenta que una vez que un suelo alcanza la madurez y el equilibrio adecuados, los metales pesados puede estar activo durante largos per�odos de tiempo, este equilibrio puede verse alterado f�cilmente por actividades humanas, la degradaci�n se produce mucho m�s r�pido y puede incluso conducir a la destrucci�n y desgaste de los suelos m�s r�pidos. El gran problema es que en el sector de estudio la mayor�a de la poblaci�n se dedica a la ganader�a y agricultura, por lo tanto, el r�o Cutuchi est� expuesto a altas concentraciones de metales pesados ya que los agricultores se deshacen de las altas cantidades de fertilizantes que afectan las aguas del r�o.

 

Metodolog�a �

La presente investigaci�n es de tipo mixta, ya que primero se realizar� una investigaci�n bibliogr�fica o te�rica, para tener un conocimiento previo de los contaminantes presentes, m�todos de muestreo de suelo y agua, las afecciones que puede provocar el cadmio en el medio ambiente y a los seres vivos, como plantar los heliannthus annus (girasoles); para luego poner en practica lo consultado mediante una investigaci�n de campo en los terrenos ubicados en Pastocalle y Mulalo.

 

Tipos de investigaci�n

Investigaci�n te�rica: Se obtuvieron conocimientos acerca de c�mo la fitorremediaci�n con girasoles nos ayuda a mejora los suelos agr�colas que est�n contaminados por el cadmio.

Investigaci�n de campo: Se ha realizado el estudio de suelos agr�colas contaminados por el cadmio y as� poder identificar los da�os ocasionados por la contaminaci�n; mediante la fitorremediaci�n con girasoles, se disminuy� el exceso del cadmio y mejoro la calidad del suelo.

 

Tipos de t�cnicas

T�cnica de retrospectiva: En este caso realizamos esta investigaci�n partiendo de la causa que es la contaminaci�n de los suelos agr�colas por el cadmio, el efecto que tiene el cadmio en el medio ambiente y los seres vivos, las causas por las que afecta este metal pesado en los suelos, aire, animales y seres humanos, ya que con esta agua contaminada se nutren las tierras aleda�as al rio y en algunas zonas cercanas se distribuyen como agua de regad�o, as� como esto no es nada favorecedor.

T�cnica de observaci�n de campo: se aplic� esta t�cnica cuando se recolecto informaci�n mediante muestras de suelo para luego hacer pruebas en laboratorios y obtener el porcentaje de cadmio que se encuentra en el suelo que recolectamos.

 

 

Tipos de m�todos�����������������������������

Fito volatilizaci�n: Algunas plantas absorben contaminantes (metales pesados) y los liberan a la atm�sfera en una forma menos t�xica a trav�s de la transpiraci�n. La planta transforma o descompone los contaminantes antes de que sean liberados.

Fito estabilizaci�n: A trav�s de una variedad de mecanismos, las plantas pueden unir o inmovilizar los contaminantes en sus ra�ces y/o sus �reas afectadas. Este proceso limita la migraci�n y la biodisponibilidad de los contaminantes, por lo tanto, reduce significativamente el potencial impacto negativo sobre el medio ambiente y su transferencia a la cadena alimentaria.�

 

Resultados y discusi�n

En el presente proyecto se planea tener como resultado una mejora continua en el desarrollo de la descontaminaci�n de las tierras con el m�todo de fitorremediaci�n con girasoles, este proceso ayudar� al mejoramiento de las �reas afectadas que dej� el exceso de cadmio en el suelo, el m�todo que utilizaremos tendr� un gran beneficio para el medio ambiente y los seres humanos que habitan en estos alrededores, en el proceso se planifica tener avances positivos en la reducci�n del metal pesado presente en los suelos de estudios ubicados en Pastocalle y Mulalo, ya que este contaminante podr�a generar un efecto negativo en los cultivos y afectar a la salud de personas y animales.

Con la reducci�n del contaminante se planea tener una mejora en la calidad de vida del entorno y a la vez beneficios en las comunidades cercanas al sitio de estudio, ya que se podr�a prevenir enfermedades causadas por el cadmio.

Al presentar un m�todo alternativo, econ�mico y beneficioso, que se lo puede llevar a la practica en cualquier terreno, adem�s de ser aplicable por cualquier persona, para generar una mejor calidad de vida sin tanta contaminaci�n en sus �reas de cultivos y puedan alimentarse sanamente con los productos de la tierra, adem�s de la posibilidad de aumentar sus cultivos org�nicos y disminuir la presencia de plagas y la muerte de sus cultivos sembrados en estas zonas de estudio.

El muestreo se realiz� en dos terrenos con sus respectivas aguas de regad�o:

Los par�metros m�ximos permitidos para suelos se obtuvieron de la TABLA 3: CRITERIOS DE REMEDIACI�N O RESTAURACI�N, seg�n el tipo de uso del suelo para agricultura.

 

 

La investigaci�n que se realizo fue en dos terrenos aleda�os al rio Cutuchi o las aguas de sus derivaciones que se utilizan para desarrollar actividades agr�colas y pecuarias; aunque en los resultados observados no se encuentra el cadmio fuera de los limites permisibles si est� cerca del l�mite m�ximo es por ello que es recomendable realizar alguna actividad de fitorremediaci�n o de mitigaci�n de esta contaminante ya que es muy peligroso cuando ingresa directamente a cualquier factor bi�tico eco sistem�tico; en nuestro trabajo de campo realizamos la t�cnica de la fitorremediaci�n la misma que se desarroll� al plantar los heliannthus annus (girasoles) en una peque�a muestra, cabe recalcar que se utiliz� la misma agua de regad�o sin embargo se logr� disminuir el contaminante en cuesti�n como observamos en el resultado muestra 2 de suelo, por ello concluimos que aunque el resultado no dura mucho tiempo se prob� que si se puede disminuir la contaminaci�n, el tiempo que dura la mitigaci�n es 4 meses ya que en ese tiempo la planta llega a su estado maduro.

Los par�metros m�ximos permitidos para aguas se obtuvieron de la TABLA 6: CRITERIOS DE CALIDAD ADMISIBLES PARA AGUAS DE USO AGR�COLA.

 

 

 

Discusi�n

Latacunga y Salcedo, poseen suelos agr�colas muy f�rtiles, pero tambi�n presentan algunos problemas para el desarrollo de esta actividad ya que a las a las riberas del r�o Cutuchi los terrenos son lugares contaminados por diferentes fuentes industriales por tal motivo se ha identificado que el cadmio cada vez va incrementando su concentraci�n es por ello que requieren recuperaci�n.

Por estas razones el presente estudio experimental, busc� solubilizar el elemento contaminante (cadmio) presentes en el suelo agr�colas (objetos de estudio) ubicados en las riberas del r�o Cutuchi con enmiendas org�nicas: cultivos de Helianthus annuus (girasol), a fin de que el metal pesado en estudio pueda ser extra�do por el girasol.

Para tal efecto se evaluaron los efectos de la aplicaci�n del cultivo mediante an�lisis de laboratorio como se puede observar en el apartado de resultados muestra 1 de suelo de los dos lugares de estudio, aunque no estaban fuera de los �mbitos m�ximos permitidos por la legislaci�n correspondiente si est�n cerca de sobrepasarlos en agua como el suelo el metal est� presente.

Despu�s de realizar el cultivo del girasol se pueden observan en el apartado de resultados de la muestra 2, que proporciona una disminuci�n representativa del contaminante presente en los factores abi�ticos del ecosistema tomando en consideraci�n que es en un corto tiempo de cuatro meses tiempo en el cual la plata llega a su etapa madura por lo tanto ya no puede seguir absorbiendo m�s el contaminante.

 

Conclusiones

�                    Tomar en cuenta los tiempos de crecimiento del girasol, ya que el mismo necesita m�nimo 125 d�as despu�s de haber replantado los girasoles en los suelos agr�colas de estudio

�                    La tapa de cultivo se dividir� en cinco etapas seg�n lo indica (Zhao et al., 2019):

a) su establecimiento durante los primeros 20 d�as

b) una temporada de desarrollo vegetativo de 1 mes

c) floraci�n a lo largo de 30 d�as

d) formaci�n de rendimiento de 25 d�as

e) la madurez por 15 d�as

�                    Despu�s de la madures del girasol se la debe dejar hasta que se marchite para que durante todo el tiempo de vida pueda seguir absorbiendo el contaminante y acumul�ndolo en todas las partes de la plata.

�                    Al realizar este tipo de soluci�n natural se debe verificar que planta el fitorremediadora y que contaminante puede reducir o eliminar el ecosistema contaminado.

 

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� 2024 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).