LA ADSORCION EN LA NUTRICION VEGETAL. IMPACTOS AMBIENTALES

1. LA ADSORCION EN LA NUTRICION VEGETAL. IMPACTOS AMBIENTALES AUTORES: Dr. Ramiro Valdés Carmenate Dra. María Irene Balbín Arias

2. INTRODUCCIÓN Los suelos poseen la capacidad de cambiar los cationes adsorbidos (Complejo adsorbente), estableciéndose una equivalencia con la cantidad de cationes de la disolución del suelo. La nutrición es el metabolismo entre la planta y el medio ambiente. Sust. Medio → tejidos vegetales → compuestos orgánicos → secreción de (suelo, aire) sintetizados(planta) sustancias. Con sus segregación radicales, las plantas pueden transformar algunos compuestos de formas inasimilables a formas asimilables.

3. INTRODUCCIÓN La productividad de las plantas y la absorción por ellas de macro y microelementos, dependen directamente del contenido de elementos de nutrición mineral en el suelo. Con el tratamiento de las aguas residuales, se generan LODOS, fuentes de nutrientes para las plantas y material mejorador del suelo, pero fuente de toxicidad para los mismos. La RESTAURACIÓN ECOLÓGICA implica la recuperación o rehabilitación de ecosistemas que han sido alterados por el hombre, es decir, delimita el IMPACTO AMBIENTAL.

4. CRECIMIENTO RENDIMIENTO FACTORES A NIVELES OPTIMOS RENDIMIENTO POTENCIAL Potencial de rendimiento FACTORES QUE LO GOBIERNAN • CONTROLABLES: Dosis y localización de nutrientes • Prácticas culturales • PARCIALMENTE CONTROLABLES: Precipitaciones • Plagas y enfermedades • SUELO • INCONTROLABLES: Condiciones climáticas

5. Sistema suelo-planta 1 3 5 M(fase sólida) M (solución) M (raíz) M (parte aérea) 2 4 6 ( A ) ( B ) ( C ) Fase sólida: reservorio (materia orgánica + fracción mineral). Solución: compartimiento para la absorción radical.

6. Reacciones de transferencia disponibilidad, desorción, mineralización de la materia orgánica. adsorción, fijación, inmovilización. absorción. intercambio, excreción. transporte a larga distancia. redistribución.

7. Características termodinámicas y cinéticas (A): abierto. (B): en estado estable. Todas las reacciones parciales ocurren con la misma velocidad en ambos sentidos. La concentración de M no varía  dM/dt = 0. (C): La velocidad de las reacciones es determinada por el paso limitante. Clasificación del elemento M Esencial : sin él la planta no vive. Benéfico : aumenta el crecimiento y la producción en situaciones particulares. Tóxico: disminuye el crecimiento y la producción, pudiendo llevar a la muerte.

8. ADSORCIÓN Los cationes combinados (intercambio equivalente mutuo) pueden ser desplazados de los tejidos por otros cationes. Por lo tanto, la adsorción de unos iones es acompañada por el desplazamiento de otros iones, siendo el proceso función de la concentración y el tiempo. Todos los elementos de nutrición solubles y las formas de adsorción por intercambio son bien asimilables por las plantas.

9. Mecanismo de entrada de iones al interior de la raíz: (Antagonismo de iones en su adsorción). • Adsorción por intercambio: Competencia entre los iones para entrar por medio del intercambio, en el espacio metabólico. • Establecimiento de enlaces covalentes con los mismos metabolitos (transportadores). Contenidos considerables de iones H+ y Al3+ adsorbidos por intercambio, se desplazan a la solución del suelo a cambio de cationes de sales solubles ejercen efecto negativo en el desarrollo de las plantas Los cationes Ca2+, Mg2+, K+, NH4+ adsorbidos por el suelo, constituyen reservas nutritivas para la planta, pues con facilidad se desplazan a la solución y se asimilan por las plantas.

10. Absorción depende de • Peculiaridades biológicas de las mismas. • Propiedades del suelo. • Nivel de fertilidad potencial.(contenido de sustancia orgánica y composición mineralógica). • Temperatura. • Humedad. • Aireación. • Reacción y concentración de la solución del suelo. • Luminosidad.

11. CONTAMINACIÓN Generación por las industrias que tratan aguas residuales de los residuos denominados lodos residuales o biosólidos. Sustancias con alto contenido de agua, biológicamente inestables, contienen partículas minerales inertes, materia orgánica fermentable, valor fertilizante N, P, Ca2+, Mg2+, Fe3+, Zn2+, Cu2+, Mn2+, B), mejorador de las propiedades físicas de los suelos. Aumenta productividad del suelo De acuerdo a su origen los biosólidos pueden contener diversos metales pesados y microcontaminantes orgánicos. Aplicaciones inmoderadas tienen la potencialidad de afectar la cadena alimenticia a través de los cultivos y contaminar las aguas freáticas.

12. CONTAMINACIÓN El problema se localiza en la concentración de los metales pesados, pero ésta varía de acuerdo a: región en que se localiza la planta industrial y el origen de las aguas residuales. Su comportamiento en el suelo depende de: naturaleza de cada elemento, condiciones del suelo, clima, interacciones suelo-elemento.  La BIODISPONIBILIDAD de metales en el sistema suelo-planta por aporte de lodos, se ha estimado por los coeficientes de transferencia, siendo superior para el Cd, Cu, Ni, Zn (con respecto al Pb, Hg, Cr).

13. IMPACTO AMBIENTAL RESTAURACIÓN ECOLÓGICA Algunos autores la dividen en: • Restauración. • Rehabilitación. • Rreacondicionamiento. • Recuperación ecológica. • Bioremediación. Diferentes procesos para recuperar ambientes degradados con metales pesados (por ejemplo el suelo) • Remoción del suelo y resguardo en un sitio. • Lavado del suelo. • Métodos electrocinéticos. • Bioremediación . • Fitoremediación.

14. Remediación Aplicación de técnicas a corto y mediano plazo para sanear zonas contaminadas por sustancias tóxicas (metales pesados, hidrocarburos poliaromáticos (HPA) aislándolas hasta lograr la dilución, fragmentación o reconversión de los contaminantes en sustancias inocuas; o transformarlas en sustancias con menor toxicidad, utilizando microorganismos u otras sustancias químicas. Posteriormente, unas vez saneadas esas zonas, pasen a ser de protección y hasta de recreación. BIOREMEDIACIÓN Utilización de organismos vivos o sus enzimas para remover, neutralizar o descomponer compuestos orgánicos o inorgánicos, que pueden ser dañinos para la biota de ecosistemas acuáticos o terrestres. Puede emplearse in situ o transportar el suelo hacia un sitio donde se hace el tratamiento. Pueden también emplearse medios biotecnológicos. Se basa en la capacidad del microorganismo para bioacumular el metal, oxidarlo o reducirlo, o transformarlo a formas orgánicas.

15. FITOREMEDIACIÓN Representa el uso de pastos, hierbas o arbustos, carrizos, lirios, lechuga de agua, para que a través de sus sistemas de raíces extraigan las sustancias tóxicas y luego este material vegetativo se concentre en sitios de deposición segura, se incineren, o se utilicen en otros procesos de transformación química para la recuperación de metales pesados. Ventajas • Técnica económica. • Conservación del suelo superficial. • Previene la migración y lixiviación de compuestos tóxicos por el movimiento de agua en el suelo. • Tecnología en proceso de desarrollo.

16. FITOREMEDIACIÓN Mecanismos • Rizofiltración. (Contaminantes inorgánicos) • Fitoestabilización. • Rizodegradación. • Fitodegradación.(Contaminantes Orgánicos) • Fitovolatilización.

17. ESPECIES VEGETALES ACUMULADORAS Planta ACUMULADORA de un elemento • Aquella que lo contiene en un valor de concentración que no afecta su desarrollo y que a su vez ocasiona toxicidad para otras especies. • Su contenido promedio del elemento en un tejido, es mucho mayor que el contenido de la fracción fina del suelo. • Incrementan la concentración de un elemento en su tejido, incluso en suelos o sustratos que tengan baja cantidad del elemento.

18. ESPECIES VEGETALES ACUMULADORAS Planta HIPERACUMULADORA • Son especies que contienen en sus tejidos una concentración mayor al 0.1% de Ni, Pb, Cu, Co. • Tienen la posibilidad de ser utilizadas como un medio para recuperar ambientes contaminados. • Son especies raras, ubicadas en áreas remotas, contribución muy restringida y en zonas afectadas por actividad minera. • Poseen baja producción de biomasa.

19. MECANISMOS FISIOLÓGICOS Presentan mecanismos fisiológicos que les evite enfrentar valores altos de concentración de elementos que son tóxicos para otras especies. a)Exclusión: Transporte del metal al interior de la planta disminuye, es limitado. b)La planta permite acumulación del metal, pero en una forma que no ocasione efectos tóxicos para la misma. Respuestas dependientes de: • Factores de adaptación ambiental (pH, potencial redox, minerales en el suelo, clima). • Factores genéticos.

20. CARACTERTISTICAS DE LAS ESPECIES VEGETALES • Profundidad de penetración de raíces. • Tasa de crecimiento y rendimiento. • Potencial para evapotranspirar desde el agua freática. • Capacidad para producir enzimas que puedan degradar a contaminantes. • Capacidad para acumular los contaminantes. La DISPONIBILIDAD del elemento tóxico depende de: • Capacidad para formar complejos con la materia orgánica. • Posibilidad de que sea adsorbido en la superficie de arcillas. • Formar compuestos con baja disponibilidad (sulfuros, carbonatos, fosfatos). • Poder coprecipitar en otros minerales.