articulo de revicion sobre la fotoremediacion en suelos contaminados por hidrocarburos

1. ARTICULO DE REVISIÓN
PROPUESTA DE FITO BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON
METALES PESADOS EN LA MINERÍA AURÍFERA INFORMAL DE SAYWA EN EL
DISTRITO DE JOSE MARÍA ARGUEDAS, PROVINCIA DE ANDAHUAYLAS
Edgar Antonio Rivera Huaraca 1
, Walter Sotaya Caballero2
,Thania Rivera
Periera3
, Eveling Candy Rivas Palomino4
, Wandenley Pariona Atao5
,
Thalía Flor Talaverano Fundes 6
;Mtr. Anjhela Rosa Callo Mamani
1. Universidad Tecnológica de los Andes, Facultad de Ingeniería
2. Estudiantes de la Escuela Profesional de Ingeniería ambiental y RR. NN, Ciclo de
Actualización – 2022
RESUMEN
Este artículo de revisión consta en buscar y analizar artículos científicos con enfoque
a tecnologías para la remediación de suelos y aguas contaminados por metales pesados ,
producidas principalmente por las actividades mineras artesanales e informales, causando
alteraciones en los ecosistemas existentes en el ámbito de estudio, el uso inadecuado e irracional
del mercurio provoca la dispersión del contaminante en el suelo y cuerpos de agua, es por ello que
se ha realizó una búsqueda minuciosa de artículos con énfasis ala biorremediación, como

2. resultado de este trabajo se propone a la fitorremediación como una de las técnicas adecuadas
para adsorber, acumular, metabolizar, volatilizar o estabilizar contaminantes presentes en el
suelo y principalmente el mercurio, se plantea esta tecnología por ser eco amigables con el
medio ambiente y sobre todo de bajo costo, asimismo promueve el desarrollo sostenible de la
minería y el medio ambiente.
Palabras Clave: Biorremediación, Fitorremediación, Mercurio, Medio Ambiente, ecosistemas,
suelos.
ASTRAC
This review article consists of searching and analyzing scientific articles with a focus on
technologies for the remediation of soils contaminated by mercury (Hg), produced mainly by
artisanal and informal mining activities, causing alterations in existing ecosystems in the area of
study, The inappropriate and irrational use of mercury causes the dispersion of the contaminant in
the soil and bodies of water, which is why a thorough search for articles with emphasis on
bioremediation has been carried out, as a result of this work phytoremediation is proposed as one
of the appropriate techniques to adsorb, accumulate, metabolize, volatilize or stabilize
contaminants present in the soil and mainly mercury, this technology is proposed for being eco-
friendly with the environment and above all low cost, it also promotes the sustainable development
of mining and the environment.
INTRODUCCIÓN
Durante los últimos años en el Perú la pequeña minería y la minería artesanal ha ido en
crecimiento, provocando la contaminación ambiental y el deterioro ambiental, esto se origina

3. especialmente por la extracción de los minerales, como oro, cobre, plata, el principal problema
ambiental que está relacionado con la minería artesanal es el uso del mercurio para la
transformación del mineral extraído. En ese entender el mercurio (Hg) es un metal pesado toxico,
es necesario conocer sus diferentes comportamientos con el medio ambiente, el uso sin control y
el manejado inadecuado causa diferentes enfermedades a la salud humana y deterioro ambiental.
En el Perú la contaminación por la minería no es indispensable, por eso el estado mediante
el DECRETO SUPREMO N° 010-2016-MINAM plantea medidas para reducir o eliminar el uso
del mercurio y compuestos, según la normativa peruana en estado busca promover la adecuada
explotación y extracción de los minerales. Es por ello, que se ha planteado buscar alternativas
factibles para recuperar suelos contaminados y proponer tecnologías que sean ambientalmente
correctas, simples y económicas, uno de los técnicas más recomendadas y utilizadas para tratar el
mercurio es la fitorremediación, esta tecnología ha probado ser apropiada para recuperar estos
suelos, siendo clave la selección de especies vegetales que tengan capacidad para absorber,
acumular metabolizar, estabilizar o volatilizar metales pesados como el mercurio. El objetivo de
este trabajo es revisar artículos científicos y plantear una técnica de biorremediación en suelos
contaminados con mercurio producidas por la actividad minera artesanal.
Definición del problema ambiental
En la provincia de Andahuaylas la minería informal e ilegal ha ido en crecimiento
principalmente en el distrito de José maría Arguedas, causando problemas ambientales y conflictos
sociales, uno de los principales causantes de la contaminación es el uso del mercurio que lo utilizan
los mineros artesanales para separar y extraer el oro, esta se adhiere al oro formando una amalgama
que facilita su separación de la arena, roca u otro material, según estudios el contacto con el
mercurio origina riesgo en la salud y asimismo provoca la reducción de la actividad microbiana,

4. uno de los mayores problemas es la dispersión del mercurio en el medio (cuerpos de agua, suelos
y aire), provocando extinción de flora y la fauna silvestre que habitan en las zonas altoandinas .
El presente proyecto se propone brindar elementos fundamentales técnicos y científicos
para el tratamiento de suelo contaminado con metales pesados empleando la fitorremediación
como tecnología económica, eficiente y de fácil aplicación
Aplicación de técnicas de biorremediación
La biorremediación es un proceso que utiliza microorganismos o plantas para degradar o
inmovilizar los contaminantes, existen muchas técnicas y métodos de biorremediación entre ellas
tenemos (Atenuación natural, Bioestimulación, Bioaumentación, Liosorción, Remediación
microbiana, fitorremediación) estas técnicas se encargar de adsorber , degradar , volatilizar,
estabilizar y metabolizar los contaminantes que se encuentran en el suelos, además son muy
eficientes para remediar los ecosistemas afectados por metales pesados.
fitorremediación
La fitorremediación aprovecha la capacidad de ciertas plantas para absorber, acumular,
metabolizar, volatilizar o estabilizar contaminantes presentes en el suelo, aire, agua o sedimentos
como: metales pesados, metales radioactivos, compuestos orgánicos y compuestos derivados del
petróleo. Mediante la fitorremediación las plantas pueden remover, reducir, transformar o
mineralizar contaminantes. Las fitotecnologías se basan en los mecanismos fisiológicos básicos
que tienen lugar en las plantas y en los microorganismos asociados a ellas, tales como: traspiración,
metabolismo, fotosíntesis y nutrición; la fitoestabilización permite inmovilizar los contaminantes
en el suelo por su acumulación y absorción en las raíces o por precipitación en el rizoma. Este

5. proceso reduce la movilidad de los contaminantes y evita su paso al aire y a las aguas subterráneas
( Delgadillo-López it al. 2011)
La fitorremediación contempla seis procesos básicos o fitotecnologías, a través de los
cuales las plantas pueden contribuir a la recuperación de los suelos. La fitoestabilización y la
fitoinmovilización corresponden a la primera de las dos estrategias, mientras que la
fitovolatilización fitoextracción, fitodegradación y rizofiltración representan procesos de
eliminación. Asimismo, existen muchas plantas nativas que han desarrollado mecanismos
fisiológicos para tolerar, resistir y sobrevivir en suelos con altos niveles de mercurio; se les
denomina metalofitas (acumuladoras de metales); que mediante el proceso de fitoextracción,
coleccionan elementos tóxicos para retirarlos mediante su concentración y absorción de las raíces,
tallos o follaje. ( Delgadillo-López et al. 2011)
Principales especies vegetales con Capacidad fitorremediadora en suelos contaminados con
HG
El presente trabajo tiene como objetivo recomendar plantas o especies nativas para
recuperar los suelos contaminados por mercurio provocado por la actividad minera informal, según
estudios realizados el Stipa Ichu, Festuca Dolichopylla, Brassica juncea Acasia Saligna,
schoenoplectus californicus estoy dieron resultados en la absorción de metales pesados como
mercurio, plomo ( Arce et al. 2021)
La Cecropia peltata es una especie que acumula una cantidad considerable de Hg en sus tejidos,
y la raíz es la parte de la planta que presenta mayor concentración de Hg T, seguida de las hojas y
finalmente tallos. Las tasas de remoción de Hg en suelo estuvieron entre 15.7% y 33.7 %, en cuatro
meses de crecimiento de la planta, lo que implica que esta especie tiene una significativa capacidad
para ser empleada en fitorremediación de suelos contaminados. ( Vidal Durango et al.2010)

6. La Gynerium sagittatum es una especie que acumula Hg en sus tejidos, siendo la raíz la parte de
la planta que presenta mayor concentración, seguida de los tallos-hojas. Las altas tasas de
acumulación de HgT en 60 días de evaluación implican que esta especie tiene capacidad de
remoción y un alto potencial para ser empleada en fitorremediación de suelos contaminados con
Hg, (Ortega-Ortega et al. 2011)
Lupinus albus L.es este estudio se demostró que la planta obsorbio el mercurio causando
de este modo, que el Hg se logre acumular principalmente en las raíces de la planta, mostrando así
una notoriedad en síntomas de toxicidad, causando una disminución en la biomasa vegetal,
evidenciando así que, el Hg acumulado en las raíces de las plantas está vinculado a las paredes
celulares, siendo así que, la absorción de Hg en la raíz está relacionado con el transporte en el flujo
de transpiración.
Transformaciones físicas y químicas
El desarrollo de adaptaciones fisiológicas y bioquímicas por parte de las plantas incluyen
el control en la acumulación del contaminante en las raíces y la traslocación de éste a los diferentes
órganos vegetativos. (Beltrán & Gómez, 2016)
Las dimensiones físico y la actividad de los microorganismos en la biosfera dependen de
factores específicos del sitio y de la planta, como la especie, la edad, el vigor de la planta y el tipo
de suelo. Existen interacciones entre suelo, plantas (mecanismos de tratamiento vegetal) y
microorganismos para la biodegradación de moléculas orgánicas xenobióticas. Las plantas inician
la desintoxicación mediante la absorción de contaminantes por sus raíces, que, dependiendo de la
especie, la edad de la planta y la composición de los microorganismos en la biosfera, esta absorción
responde a varios factores, la temperatura, el pH, el medio nutritivo y el tipo de suelo. Otros
factores que también afectan la absorción de contaminantes dependen de la naturaleza de los

7. compuestos orgánicos xenobióticos como el peso molecular e hidrofobicidad de las moléculas
(Lopez et al.2005).
Rutas metabólicas
Las plantas hiperacumuladoras presentan mecanismos bioquímicos para el transporte y
acumulación de metales pesados, los cuales se realizan gracias a proteínas transportadoras de las
células que se unen y trasladan el ión desde el espacio extracelular hacia el interior de las células.
En la planta este proceso se da fundamentalmente en la savia del xilema desde la raíz hasta las
hojas, con la participación de ligandos como citrato, nicotilamina, histidina y asparagina, de esta
forma los metales llegan al apoplasto de las hojas donde son eliminados o trasformados por las
células foliares. (Beltrán-Pineda & Gómez-Rodríguez, 2016)
Algunos mecanismos desarrollados por las plantas expuestas a metales pesados involucran
proteínas capaces de hacer conexión con los metales, formando estructuras bioquímicas complejas
llamadas metal-proteínas o metalotioneinas; sin embargo, estos complejos no son exactamente
proteínas, son péptidos. Otras proteínas con capacidad de unirse a metales, son empleadas en el
almacenamiento de estos, junto con proteínas integradas en canales transmembranales. (Beltrán-
Pineda & Gómez-Rodríguez, 2016)
Planta piloto
Se plantea recuperar los cuerpos de aguas contaminadas por los metales pesados y
principalmente por el mercurio, ocasionadas en las minerías artesanal en saywa del distrito de José
María Arguedas aplicando Schoenoplectus como remediador.
Características morfológicas de Schoenoplectus

8. Schoenoplectus son plantas anuales con raíces fibrosas o perennes de talla mediana o
grande, generalmente rizomatozas. Tallos cespitosos o remotos entre sí, erectos, lisos, trígonos o
acostillados, la base no tuberosa. Tienen hojas tipo gramíneas, y panojas o espigas; las hojas
inferiores con vainas foliares carentes de láminas o las superiores desarrollando ocasionalmente
láminas. La inflorescencia es un agregado simple pseudolateral de espiguillas, erecta, pareciendo
una continuación del tallo. Espiguillas bisexuales, escasas o abundantes, sésiles o pediceladas,
ovoides u oblongas. Flores bisexuales, su floración se inicia a mediados de la época lluviosa y seca
y su periodo de fructificación es cada 6 meses, periodo en el cual se realiza el corte por parte de
los pobladores.
Schoenoplectus tatora tiene un potencial fitoremediador de ambientes acuáticos
contaminados porque muestran capacidad de acumulación de metales pesados como Cu, Hg, Pb
y As, en consecuencia, su depuración de aguas contaminadas; siendo la zona de los
Diseño del sistema de tratamiento de fitorremediación
Para el tratamiento de aguas contaminadas por los metales pesados y principalmente por el
mercurio se plantea un diseño del humedal artificial, para lo cual se requiere realizar una prueba
de aforo volumétrico con una frecuencia contigua de diez días. Luego se procederá a determinar
el volumen del humedal artificial, utilizando una formula efectuada para hallar el caudal por el
método de aforo volumétrico:

9. Q =
𝑉 (𝑚3)
𝑡 (𝑑)
Ecuación 1. Determinación del caudal implementando la metodología de aforo volumétrico
Después de la determinación del caudal contaminado con metales pesados se procederá a
plantear un diseño de planta de fitorremediación; para lograr la eficiencia del sistema filtrante, se
propone el uso de la grava con diferentes diámetros, la cual facilitará el desplazamiento libre del
flujo y regulará su velocidad, este último garantizará un mayor tiempo de contacto con la especie
vegetal es decir la totora.
Asimismo, se efectuará un sistema filtrante de plástico, el cual consta de tapas de botellas
que permitirán la generación de una biopelícula de crecimiento de las macrófitas dentro del
lecho del humedal artificial, así pues, ayudará a la especie vegetal a asimilar los contaminantes
que tendrán contacto con sus raíces.
La construcción del humedal artificial con Schoenoplectus californicus, tuvo como
finalidad el pase de las aguas con condiciones inadecuadas a fin de obtener la mejora de las
mismas. Según investigaciones los metales pesados como mercurio, arsénico, plomo sobrepasan
los estándares, para lo cual se han aplicado tratamientos con schoenoplectus californicus teniendo
como resultado obtenido 93.28 % de eficiencia para arsénico, 99.57 % para mercurio; 94.73% para
plomo.
El humedal artificial de flujo subsuperficial, tendrá de un medio filtrante de grava media y
fina, para lo cual, de acuerdo a las características típicas de los medios de soporte para los
humedales artificiales de flujo subsuperficial se resalta que para estas condiciones degranulometría
se tiene una porosidad de 40% tal y como se puede evidenciar en la tabla 4.

10. Tabla 1. Características típicas de los medios de soporte para los humedales
artificiales de flujosubsuperficial
Luego se procede a ejecutar el diseño del humedal artificial de flujo subsuperficial, mediante la
ecuación 1 que se resaltó en el marco teórico (Ley de Darcy)
Q = Ks * Ac * s
Para determinar el volumen del humedal se consideró un tiempo de retención de 2 días, donde se
resalta que un tiempo óptimo para la remoción de la carga contaminante en un humedal artificial
plantado con la especie vegetal Schoenoplectus californicus, debe estar entre 2 a 5 días. Esto en
función de condiciones de retención óptima para los mejores resultados y el contacto que se debe
teer del flujo con las raíces de la especie vegetal

11. 𝐿 = 2𝑊 → 3,24 𝑚
Preliminares para la construcción del sistema de fitorremediación
Placa
Según lo manifestado por el ingeniero Nieves, para esta actividad se debe tener presente la
fundición de una placa de contrapiso en concreto de 3000 psi, la cual debe tener un refuerzoparrilla
en varilla de 3/8 cada 10 cm en ambos sentidos, esto ayuda a la estabilidad y resistencia del
humedal
Mampostería
Para la construcción de la estructura, se debe tener en cuenta una mampostería en bloque dearcilla
Nº 4, igualmente los cerramientos laterales y posteriores para su estabilidad; se debe realizar un
pañete para dar la propiedad de textura lisa a los muros del sistema y se eviten las fugas de agua
desde el humedal al exterior, adicionalmente se hace un refuerzo viga cinta en concreto reforzado
que permite el amarre sobre la mampostería.
Sistema de filtros
Los filtros propuestos para este sistema de fitorremediación, son de características granulométricas
y materiales diferente, esto para proporcionar el paso del flujo de manera más rápida en algunas
zonas, el material filtrante tiene una granulometría que va del orden de los 16 mm a los 32 mm de
referencia.
Operatividad del sistema de tratamiento
El sistema de tratamiento de fitorremediación tendrá como finalidad reducir y eliminar los
metales pesados, este proceso se llegaran a través de las rejillas perimetrales de la EDS, estas aguas

12. al ingresar al sistema de fitorremediación, son distribuidas a este por medio de un sistema de riego
que atraviesa todo el ancho de la estructura, este riego se realizará a una altura de 10 cm por encima
del sistema de filtración,donde el agua deberá ingresa al filtro con granulometría de 32 mm para
facilitar su ingreso y no se genere saturación y/o acumulación del agua, en este tramo, se diseñó
el sistema con una barrera superior, esta técnica se considera una operación innovadora, ya que
permite que en el sistema de tratamiento, no solo se evidencie un flujo horizontal, sino que también
se puedan obtener las ventajas de un sistema de flujo vertical, de esta manera, la retención de
sólidos y aumento del tiempo de retención provocado por esta desviación aumentará la eficiencia
de remoción de parámetros como la DBO5
y DQO, ya que a mayor tiempo de retención, mayor
será la remoción de este contaminante; para lo cual, posteriormente el agua con metales pesados
tendrá contacto con las raíces de la especie vegetal plantada Phragmites Australis.
Imagen 1. Esquema del sistema de tratamiento

13. CONCLUSIONES
• La totora o Schoenoplectus californicus es una hierba perenne, de escaso porte, fasciculada,
con raíces fibrosas. El tallo es cespitoso, erecto, liso, trígono, terete (circular en la sección
transversal) o acostillado, sin presentar tuberosidades en la base. Las hojas de la sección
inferior presentan vainas foliares carentes de láminas; las superiores las desarrollan
ocasionalmente. Una de sus cualidades es un gran fitorremediador de metales pesados.
• La propuesta de diseño y construcción del humedal artificial para el tratamiento y
fitorremediación de metales pesados con Schoenoplectus californicus es una alternativa
pertinente, según estudios preliminares se ha obtenido el 93.28 % de eficiencia para arsénico,
99.57 % para mercurio y 94.73% para plomo.
• Se ha propuesto la formación y diseñó de sistema de fitorremediación para el tratamiento de
las aguas con metales pesadas de la minería aurífira de Saywa, distrito de José María
Arguedas, provincia de Andahuaylas, de flujo subsuperficial, esto gracias al estudio
bibliográfico de antecedentes; de esta manera, en cuanto a su operatividad y materiales
filtrantes para la remoción de la carga contaminante, la cual se espera cumpla con las
expectativas de remoción.
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