UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMÁN Agroecología – Ecología Agraria 2014

FACULTAD DE AGRONOMÍA Y ZOOTECNIA

Contaminación Ambiental Vector Suelo Anexo Lic. María Inés Canelada Lozzia Ing. Agr. Silvia Constanza Guillén 2014

BIORREMEDIACIÓN

El término biodegrabilidad significa que un determinado compuesto puede ser degradado mediante un proceso biológico, sin dar información del grado de biodegradación. La degradación completa a dióxido de carbono, agua y otros compuestos inorgánicos se denominación mineralización, y la degradación parcial es un estado intermedio. Los compuestos orgánicos persistentes no sufren degradación en ciertas condiciones, en cambio los compuestos recalcitrantes no se degradan bajo ninguna circunstancia. La biorremediación es una tecnología que utiliza organismos vivos (plantas, algas, hongos y bacterias) para absorber, degradar o transformar los contaminantes y retirarlos, inactivarlos o atenuar su efecto en suelo, agua y aire. Biorremediación de suelos

Los suelos están compuestos por una importante cantidad de microorganismos entre los cuales podemos encontrar diversidad de hongos, algas y bacterias, capaces de utilizar diferentes residuos para alimentarse hasta diversos hidrocarburos. Los suelos contaminados con hidrocarburos generalmente contienen un mayor número de microorganismos que los suelos que no los tienen y la diversidad es mucho menor. La evolución de los compuestos orgánicos en el medio ambiente está afectada por un número de factores que se pueden agrupar en: aquellos que alteran el crecimiento y el metabolismo de los microorganismos y aquellos que afectan a los compuestos en sí mismos. Los factores que afectan el crecimiento de los microorganismos son los siguientes: -Presencia de mezcla de materiales orgánicos en el suelo -Presencia de compuestos inorgánicos que contienen nitrógeno y fósforo -Niveles de oxigeno -Temperatura -PH -Presencia de agua, humedad del suelo -Número y tipo de microorganismos presentes -Presencia de metales pesados 1

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Los factores que afectan la degradación del compuesto son los siguientes: -Metabolismo y crecimiento microbiano -Estructura química de los compuestos -Fotoquímica La biodegradación está asociada con el metabolismo y crecimiento microbiano, y por lo tanto cualquiera de los factores que afectan al crecimiento microbiano afectan también la degradación. La presencia de oxigeno, asociada a la degradación aeróbica aumenta generalmente la degradación del compuesto por lo que un suelo de estructura abierta favorecerá la transferencia de oxigeno y un suelo cubierto de agua tendrá el efecto contrario. Otro de los factores que afectan directamente el crecimiento de los microorganismos es la temperatura por lo cual la degradación también se verá afectada, por lo que a una baja temperatura, habrá una baja degradación. El PH del suelo afectará el crecimiento microbiano y la solubilidad de los compuestos que deben ser degradados. La presencia de metales pesados en el suelo y de compuestos tóxicos disminuyen la velocidad de degradación, los compuestos alifáticos y aromáticos monocíclicos se degradan de manera rápida. También hay que tener encuentra la accesibilidad de los compuesto para su degradación en el interior del suelo, la accesibilidad se verá afectada por las características propias del mismo como porosidad, composición, etc. Algunos compuestos son absorbidos por arcillas lo que dificulta el acceso de los microorganismos a estas moléculas por lo que se trata con surfactantes para poder mejorar la accesibilidad principalmente en el caso de los hidrocarburos. Dentro de los diferentes compuestos que afectan la calidad del suelo podemos nombrar los compuestos orgánicos no naturales, los que se consideran como “nuevos” ya que se obtienen por síntesis química y se los denomina comúnmente como xenobióticos (xeno- significa extranjero en griego). Entre ellos podemos nombrar los pesticidas, herbicidas y conservantes, lo que se liberan al medioambiente a través de su uso directo, otros como los policlorobifenilos (PCBs) que se utilizan como fluidos hidráulicos, plastificantes, adhesivos, lubricantes, retardantes de la ignición y fluidos dieléctricos en transformadores se liberan al medioambiente durante su producción como consecuencia de vertidos y en eliminación. Otros compuestos que contaminan frecuentemente suelo y aguas subterráneas son los solventes clorados como el tricloroetano, encontrados como contaminantes de lugares industriales, comerciales y militares debido a su vertido y eliminación. Muchos de los compuestos xenobióticos liberados al ambiente pueden ser degradados por microorganismos y otros pueden descomponerse tan lentamente que se convierten en compuestos permanentes. La persistencia en el ambiente de moléculas orgánicas tienen un número de consecuencias indeseables, incluyendo la exposición prolongada de los organismos al compuesto el 2

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ambiente lo cual puede incrementar su efecto tóxico. Las tasas de degradación muy bajas hacen que los organismos tiendan a acumular los compuestos en un proceso llamado biomagnificación, ya que un organismo puede ser presa de otro y como consecuencia la concentración del compuesto se concentrará en el predador. Así un nivel muy bajo de un compuesto en el ambiente bajo determinadas circunstancias puede ser magnificado a un nivel tóxico (por ejemplo la acumulación de DDT detectada en pájaros acuáticos que se alimentan de peces que están en la cima de la cadena alimentaria en un lago tratado con una muy baja concentración de DDT para evitar la proliferación de mosquitos, los niveles encontrados en estas aves es 100.000 veces que el nivel de DDT aplicado). La persistencia de los compuestos xenobióticos se debe a la estructura sumamente estables (en muchos casos debido a la presencia de halógenos) y a sus propiedades, su toxicidad por los microorganismo y las condiciones ambientales. Los compuestos organoclorados son biocidas eficientes debido a sus propiedades hidrofóbicas que les permiten atravesar las membranas e impedir la actividad celular, son también efectivos debido a su capacidad de inhibir la fosforilación oxidativa , la solubilidad de los organoclorados disminuye al aumentar el contenido de cloro, lo que en general aumenta la toxicidad. A pesar que se encuentra actualmente prohibido el uso de los bifenilos policlorados (PCBs) por su toxicidad, debido a que su uso fue excesivo, la contaminación por compuestos sintéticos utilizados como biocidas domésticos y agrícolas permanece en ciertos lugares. Debido a que los xenobióticos no se encuentran normalmente en la naturaleza los microorganismos capaz de degradarlos son muy pocos, en muchos casos necesitan un período de adaptación antes de comenzar a degradarlos. La tasa de degradación de los xenobioticos en el suelo y en el agua también depende de la presencia de microorganismos con capacidad enzimática para degradar las moléculas. Se han encontrado organismos capaces de eliminar compuestos xenobioticos en suelos y sedimentos en lugares contaminados, entre ellos encontramos bacterias, hongos y algas. Los métodos habituales de destoxificación son tratamientos químicos, los vertederos y la incineración. Algunas Pseudomonas o Flavobacterium degradan los compuestos organofosforados utilizando la enzima hidrolasa. El tratamiento utilizado para tratar los suelos con diversos residuos es propiciar las condiciones para el crecimiento de los microorganismos que puede realizarse in situ o ex situ, utilizando técnicas de compostación, laboreo, bioapilamiento, en biorreactores, bioaireacón, bioinyección, fitorremediación)

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Tierra contaminada In situ

Ex situ

Cultivo Compostaje Bioapilamiento Bioaireación Bioinyección Fitorremediacion

Cultivo de la tierra Compostaje Bioapilamiento Biorreactores

Fitorremediación La Fitorremediación es la utilización de plantas con la finalidad de eliminar contaminantes y metales pesados del suelo abarcando los siguientes procesos: Fitoextracción: Es la eliminación de contaminantes y metales del suelo y su almacenamiento o degradación en la planta. Este proceso es posible debido a la capacidad de algunas plantas de captar metales y acumularlos a altos niveles en las hojas y tallos. Estas plantas se conocen como hiperacumuladores y pueden acumular entre 50 a 100 veces más metales que una planta que no muestra estas características. Estas plantas particulares toleran los altos niveles de metales en sus raíces y brote, esto es posible porque la planta lo almacena en sus vacuolas o tienen la capacidad de quelarlos. Fitovolatilización: Es la capacidad que tienen algunas plantas de convertir iones metálicos en especies más volátiles reduciendo la toxicidad de metal y contribuyendo a su eliminación (por ejemplo la conversión de selenio a dimetiselenuro y de metilmercurio a mercurio vapor). Rizofiltración: Es la eliminación de contaminantes del agua circulante que puede ser realizada por la planta misma o por microorganismos asociados con la raiz (rizósfera). Los contaminantes eliminados pueden comprender compuestos orgánicos así como metales (por ejemplo los álamos son muy utilizados para eliminar tricloroetileno). Las plantas son ideales para la remediación de los suelos contaminados ya que son un sistema económico, fácil de aplicar, requieren un mínimo mantenimiento y un excelente nivel de aceptación social.

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