1. UNIVERSIDAD DE MANIZALES
MAESTRIA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE
APLICACIÓN DE LA BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL
Ricardo Andrés Oviedo Celis
Biorremediación de metales pesados, revisión para afectaciones en recurso suelo.
Introducción
El suelo, es un recurso natural producto de
la interacción entre: clima, material
parental, el relieve y microorganismos que
en permanente interacción permiten que la
humanidad disponga de este medio físico
sobre el cual se desarrolla la vida en el
planeta. Todas las actividades que
contemplen procesos productivos, en
sectores como: agricultura,
infraestructura, ganadería, minería etc,
requieren de alteraciones en las
propiedades físicas, químicas y biológicas
del recurso; esto genera en la mayoría de
los casos reducción en la cantidad de suelo
disponible para continuar en el normal
desarrollo de estas actividades, las cuales
demandan altas cantidades de productos
químicos como única alternativa que
aumente las cantidades producidas de
alimentos. Se presenta a continuación una
revisión de literatura, sobre las
experiencias de investigación relacionadas
con metales pesados, presentes como
trazas en cultivos de hortalizas a nivel
nacional.
Método
El desarrollo metodológico del trabajo, se
basó en la revisión bibliográfica de textos
científicos, donde se publican estudios
relacionados con el impacto de la
contaminación generada en estos cultivos,
por metales pesados que se convierten en
agentes que afectan la salud de las
personas que tienen acceso a esto
alimentos, que han tenido o tuvieron
contacto con este tipo de elementos
químicos.
Producción de Hortalizas
Según (Asofrucol, 2015) el negocio de las
hortalizas es un gran generador de divisas;
lo demuestra el desempeño de países que
comparten la franja ecuatorial con
Colombia, como Perú, Tailandia y
Ecuador; estos tres, en pocos años han
logrado posicionarse en los mercados
como líderes indiscutibles. En el contexto
del desarrollo sostenible, este tipo de
plantas son muy importantes en la
alimentación; para la (FAO, 2011) estas
aportan a la nutrición de la familia, sus
hojas, frutos, raíces, tallos y flores son
consumidos para satisfacer las necesidades
de nuestro organismo, por su alto
contenido de minerales, vitaminas y
proteínas que contribuyen a mejorar y
mantener la buena salud.
Esta actividad productiva, tiene su medio
de desarrollo en el suelo como recurso
natural físico que permite a las plantas
tener un espacio adecuado, para que su
estructura radicular tenga las
características morfológicas aptas para la
producción de alimentos. El uso en
Colombia de este recurso según (DANE,
2015) se da en 22 departamentos donde el
80% del área se destina a la actividad
pecuaria, el 7,6% a la actividad agrícola, el
10,1% a bosques y un 2,3% del área del
suelo se dedicó a otros usos. Se puede
afirmar que es el segundo reglón de la
economía rural nacional, permitiendo así
2. que se tengan condiciones aptas para el
fomento de la seguridad alimentaria,
donde se cultivan especies como: Arveja,
lechuga, apio, repollo y brócoli
principalmente, en departamentos como
Cundinamarca, Boyacá, Tolima, Caldas,
Quindío y Santander, como los territorios
de mayor concentración de áreas
sembradas existen, lo que les ha merecido
el carácter de despensas agrícolas. (Ver
Imagen 1)
Fuente: ICA 2010
Contaminación por Metales Pesados
Los metales pesados son un grupo especial
de elementos, que se caracterizan por tener
una densidad cinco veces mayor al agua.
Se usan como materia prima en las
industrias que tienen como fin la
generación de productos y servicios; los
más representativos son: Arsénico (As),
Cadmio (Cd), Cobalto (Co), Cromo (Cr),
Cobre (Cu), Mercurio (Hg), Níquel (Ni),
Plomo (Pb), Estaño (Sn) y Cinc (Zn). La
contaminación asociada a este grupo de
elementos, tiene un origen más antrópico a
partir de la aplicación de productos como
herbicidas, plaguicidas o nematicidas, que
son ya de obligatorio uso en las fincas o
proyectos que tienen como objetivo la
producción hortícola. En el suelo el
impacto de este grupo de elementos, se ve
expresado en: Inhibición de la actividad
enzimática, alteración de ciclos
biogeoquímicos, reducción de la función
de biofiltro, disminución en las
poblaciones de microorganismos,
reducción progresiva en la productividad
de las cosechas y finalmente, cambios en
la composición de los productos, con
riesgo para la salud de los consumidores,
al entrar determinados elementos en la
cadena trófica. Estos son catalogados
como directos, sin embargo también se han
documentado impactos indirectos como:
Contaminación de las aguas superficiales
y freáticas, .variación de la disponibilidad
de elementos a largo plazo en los suelos,
reducción de la fertilidad y la modificación
de la estructura del suelo
Experiencias Nacionales
(Martinez , Gonzalez, Paternina , &
Cantero , 2017) Evaluaron la
contaminación por mercurio, hierro y
cobre en suelos agrícolas, y su relación con
algunas características químicas del suelo,
en la mina El Alacrán sobre la quebrada
Valdéz. Extrajeron 25 muestras de suelo
distribuidas entre zonas eriales y
cultivadas, con una densidad de 17,8
muestras/ha. Los resultados mostraron
concentraciones excesivas para hierro y
cobre totales, y bajas para el mercurio,
indicando contaminación por cobre en los
suelos agrícolas con valores de TCu que
superaron los máximos permisibles en
todas las normas internacionales.
En la región del Ariari departamento del
Meta (Mahecha , Trujillo, & Torres, 2015)
determinaron las concentraciones de
metales pesados (Cu, Zn, Ni, Pb, Cd, Cr)
en suelos tipo Oxisol, sometidos a usos
agrícolas intensivos, durante un tiempo
superior a 10 años. Las concentraciones de
los metales obtenidas siguen la siguiente
secuencia Zn>Cu>Pb>Cr>Ni, y en
ninguno de los casos superan los límites
máximos permisibles planteados por la
Agencia de Protección Ambiental de
Estados Unidos EPA. Así mismo, según
3. los parámetros físico-químicos, es
probable que los metales pesados estén
movilizados en la matriz suelo-planta.
(Miranda, Carranza , Rojas , Fischer , &
Zurita, 2008) Estudiaron los cultivos
hortícolas establecidos en la Sabana de
Bogotá que son regados utilizando las
aguas del río Bogotá, se desarrolló en
plantaciones de lechuga (‘Coolguard’),
apio (‘Tall Utah’), repollo (híbrido Delus)
y brócoli (híbrido Legacy) en una finca en
Soacha (vereda Canoas), Cundinamarca,
ubicada en la cuenca media del río Bogotá,
analizando los niveles de metales pesados
plomo (Pb), cadmio (Cd), arsénico (As) y
mercurio (Hg) en agua, suelo y en la parte
comestible de las plantas. Se encontró que
las concentraciones de Cd en el agua del
riego estuvieron cercanas a los límites
establecidos por las normas vigentes
nacionales e internacionales, mientras que
los niveles en el suelo de las dos
plantaciones estuvieron dentro del rango
normal. La lechuga y el apio, a los 74 días
después transplante, con 0,40 y 0,43 mg
kg-1 peso fresco, respectivamente,
presentaron contaminación con Cd
superando el límite de la norma de la
Unión Europea, la lechuga acumuló
niveles más altos de metales pesados que
las otras tres especies
Alternativas Biotecnológicas para
Recuperación de suelos
La biotecnología surge como ciencia que
aporta múltiples soluciones, a partir del
uso de organismos vivos; con los cuales se
busca la mitigación de los problemas que
la contaminación genera en el ambiente.
Una de las áreas que mayores avances
tecnológicos y conceptuales ha tenido en
la búsqueda de soluciones, es la que
emplea plantas, conocida como
Fitorremediación, la cual permite llevar a
cabo la descontaminación de suelos o la
depuración de aguas residuales, debido a la
capacidad restauradora de algunas plantas.
Esta gran área, emplea métodos más
específicos, dependiendo del tipo de
problema a intervenir, las más comunes
son: Fitoextracción que busca la captación
de iones metálicos por las raíces de la
planta y su acumulación en tallos y hojas,
mucho más altas que las presentes en el
suelo o en el agua (University of Arizona ,
2015). Fitovalatizacion que se genera a
medida que la planta crece y absorbe agua
con diversos tipos de contaminantes, los
cuales en algunos casos llegan a las hojas
donde son evaporados a la atmosfera.
Fitodegradacion Proceso por medio del
cual las plantas degradan compuestos
orgánicos. Los compuestos son absorbidos
y metabolizados. (University of Arizona ,
2015) y la Fitoinmobilizacion en este
método las plantas empleadas, reducen la
movilización del contaminante, por medio
de la absorción y acumulación en
estructuras como su raíz.
Discusión.
La producción hortícola en el país, es un
importante reglón de la economía agrícola
a diferentes niveles de escalas, este tipo de
producción se concentra en mayor
proporción en la región andina, donde las
condiciones climáticas y la disponibilidad
del recurso hídrico, le permiten su
expansión en área y variedad de especies
cultivadas. Este tipo de desarrollos en el
sector agrícola, presentan ventajas
importantes como: Generación de empleo,
suministro de alimentos a centros urbanos
y dinamizador de economías locales, al
mismo tiempo desde diferentes estudios
llevados a cabo por instituciones
académicas, se han detectado como este
tipo de uso del suelo ha causado la
presencia de metales pesados,
considerados como elementos
4. contaminantes de recursos naturales,
cuando sus concentraciones superan
limites normales definidos a nivel
internacional por entidades como EPA,
esta problemática surge con el uso de
productos como plaguicidas o el empleo
de riego con aguas asociadas a zonas de
minería artesanal, las cuales contienen una
carga alta de Mercurio o Cianuro que son
almacenados en trazas por las plantas, que
son de consumo cotidiano en la dieta de las
poblaciones rurales y urbanas.
En la búsqueda de una solución, la
biotecnología se presenta como alternativa
frente a los escenarios de contaminación
de recursos naturales como el suelo, es
fundamental aumentar el grado de
investigación a nivel de plantas, con las
cuales mediante variadas técnicas de
Fitorremediación se puedan establecer
mecanismos con los cuales se reduzca la
cantidad de metales en el suelo, con lo cual
se mejoren las características de los
productos cultivados y al mismo tiempo la
salud en las personas que los consumen.
Referencias
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Horticultores. Obtenido de Plan
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http://www.asohofrucol.com.co/archi
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f
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https://www.dane.gov.co/files/investi
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http://www.fao.org/3/a-as972s.pdf
Mahecha , J., Trujillo, J., & Torres, M. (2015).
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- 122. Obtenido de
http://www.scielo.org.co/pdf/rori/v19
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Martinez , Z., Gonzalez, M., Paternina , J., &
Cantero , M. (2017). Contaminacion
de suelos agricolas por metales
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Colombia. Revista Universidad de
Cordoba Temas Agrarios, 22(2), 21 -
31. Obtenido de
http://revistas.unicordoba.edu.co/inde
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941/1182
Miranda, D., Carranza , C., Rojas , C., Fischer
, G., & Zurita, J. (2008). Acumulacion
de metales pesados en el suelo y
plantas de cuatro cultivos horticolas
regados con agua del rio Bogota.
Revista Colombiana de Ciencias
Horticolas, 2(2), 180 - 191. Obtenido
de
http://www.soccolhort.com/revista/pd
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University of Arizona . (2015). Dean Carter
Binational Center for Environmental
Health Sciencens . Obtenido de
Fitoextraccion :
http://binational.pharmacy.arizona.ed
u/content/43121-
fitoextracci%C3%B3n
