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El suelo
El suelo
El suelo es la capa superficial, disgregada y de espesor variable, que recubre la corteza terrestre, y es biológicamente activa. Está formado por los productos de la meteorización mecánica y química de rocas, junto con los seres vivos (vivos o muertos) y sus residuos. Normalmente presenta una serie de horizontes edáficos con diferente composición química. Es un ecosistema que por sí mismo alimenta y mantiene a las especies que viven dentro y encima, y en él ocurren diversos procesos físicos, químicos y biológicos ¹ ².
El suelo actúa como parte fundamental en el equilibrio de los ecosistemas: filtra, amortigua sustancias y las retiene. Protege las aguas subterráneas y superficiales contra agentes perjudiciales y su componente biótico puede transformar compuestos orgánicos ³ ⁴.
La fitorremediación es un conjunto de tecnologías cuyo objetivo es recuperar el equilibrio del suelo o del agua, mediante procesos bioquímicos que reducen ciertos contaminantes, normalmente metales pesados o hidrocarburos, de forma sostenible y con bajo coste. La capacidad de tolerar metales pesados no está muy extendida entre las especies vegetales, sin embargo, es bastante común en algunas familias. En total son 34 familias, de las que las más abundantes son Brassicaceae, Asteraceae y Caryophyllaceae ⁵. Estas plantas, con capacidad para tolerar metales pesados, pueden presentar concentraciones de contaminantes entre 100 y 1000 veces mayores que las plantas no acumuladoras ⁶.
La fitorremediación incluye diferentes métodos:
La fitoestabilización: consiste en retener el contaminante sólo en las raíces, de manera que no es perjudicial para el animal que se come las hojas o el tallo de la planta.
La rizofiltración: se utiliza para la descontaminación de las aguas. Utiliza las cualidades de absorción de diferentes plantas acuáticas por medio de sus raíces.
La fitodegradación: consiste en la degradación de compuestos orgánicos o en la mineralización de compuestos tóxicos, mediante la acción de enzimas presentes en algunas plantas.
La fitoextracción: se da en aquellas plantas que absorben contaminantes mediante las raíces y las acumulan en el tallo y las hojas.
La fitovolatilización: se da en las plantas que absorben sustancias tóxicas del agua o del suelo y las liberan al aire ⁷.
Los diferentes métodos de fitorremediación. Modificada de: https://www.aepjp.es/la-descontaminacion-de-suelos-mediante-fitorremediacion/
Algunas plantas, denominadas hiperacumuladoras, han desarrollado mayor capacidad de acumular ciertos elementos químicos que otras plantas que han sufrido los mismos procesos evolutivos y toleran la contaminación. Este tipo de evolución se conoce como evolución química. Algunos valores límite para definir las plantas como hiperacumuladoras son los mayores a: 10.000 mg·kg-1 (1%) de Mn o Zn, 1.000 mg·kg-1 (0,1%) de Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Sb, Se o Ti , ó 100 mg·kg-1 (0,01%) de Cd ⁶ ⁸. En este proyecto, estos datos se miden en mg·kg-1 .
Hasta 100 mg·kg-1 se considera niveles promedio de arsénico, aunque sean elevados, y a partir de 1.000 mg·kg-1 se considera que una planta es hiperacumuladora de arsénico ⁹.
Tabla periódica de los elementos. Recuadrados en rojo los que se consideran metales pesados. Modificada de:
Metales pesados: Arsénico
Metales pesados: Arsénico
Los metales pesados o metaloides son los mayores contaminantes del suelo. En química, se consideran metales pesados aquellos metales de transición o metaloides cuya masa atómica es mayor que 20u y su densidad está comprendida entre 4 y 7 g/cm3 ¹⁰. Por otra parte, en biología se trata de todos aquellos metales o metaloides que pueden ser tóxicos para los seres vivos, en pequeñas concentraciones. Sin embargo, no todos esos metales son tóxicos y muchos son esenciales para el ser humano, siempre en pequeñas cantidades, pues en concentraciones altas pueden ser venenosos ¹¹. Son oligoelementos.
Estos metales se encuentran de manera habitual en la corteza terrestre, pero no son biodegradables, ya que no existe un metabolismo específico para ellos. El suelo tiene capacidad de retener estos metales, lo que agrava la contaminación. ¹² ¹³.
Este proyecto se centra en el estudio del arsénico como contaminante.
Arsénico (As)- -Arsénico por compasión | PCM (Vídeo)
El arsénico es un elemento que en la tabla periódica se encuentra justo en la mitad de la diagonal que divide metales y no metales, ya que, aunque se le considera un metal, a veces se comporta como un no metal. Su ambigüedad se debe a que puede formar diferentes estructuras moleculares (alotropía) por sus diferentes estados de oxidación: 0, ±3 y +5, y también puede actuar como catión (para formar óxidos y sulfuros) y como anión (en arseniatos, arsenitos y arseniuros), e incluso, mediante su enlace con un mismo elemento, puede formar diferentes compuestos. Se puede encontrar en forma elemental, como un material sólido y de color gris metálico, en forma orgánica, presente en seres vivos de forma natural, o de forma inorgánica, cuando se encuentra junto a otros elementos, como la plata o el cobre¹⁴.
El arsénico inorgánico está presente en toda la corteza terrestre. Esta forma de arsénico es especialmente tóxica para las plantas (Ma et al., 2001). Supone cerca del 5·10–4 % y se encuentra en una concentración comprendida entre 1 y 40 mg·kg-1, principalmente en dos estados de oxidación: As (III) y As (V). También aparece en forma metálica en minerales extraídos para la obtención de metales. Cuando estos se funden o se extraen, se liberan partículas a la atmósfera. El polvo arrastrado por el viento contiene partículas más grandes de arsénico, que caen al suelo o son arrastradas por la lluvia. Cuando el arsénico está adherido a partículas finas puede estar mucho más tiempo en el aire. También puede disolverse en agua y terminar en lagos, ríos o aguas subterráneas, donde una parte se adhiere a los sedimentos y otra parte es arrastrada por el agua.
Está comprobado que la toxicidad del As (III) es mayor que la del As (V) y el As (V), a su vez más tóxico que el As metálico (As elemental), es decir, que el nivel de toxicidad del arsénico depende de su estado de oxidación. Se sospecha que la alta toxicidad del As (III) se debe a su capacidad de permanencia en los organismos, porque se enlaza con los grupos sulfhidrilo ¹⁵ ¹⁶.
El arsénico inorgánico que entra al cuerpo a diario es aproximadamente 3,5 microgramos. El arsénico inorgánico es transportado al hígado donde se transforma en arsenitos y es metilado. La mayoría se elimina en la orina a los pocos días, aunque una parte permanece en el organismo durante meses o más tiempo¹⁷.
El arsénico afecta a gran parte de los sistemas y aparatos del cuerpo, ya que interfiere con muchas reacciones enzimáticas. Sin embargo, no se termina de saber su función en el cuerpo humano. En animales sí se ha encontrado la relación.
Está fuertemente asociado al cáncer de pulmón, piel y vejiga. Puede causar diversos daños cardiovasculares, como una cardiomiopatía o alteraciones en la coagulación. Si se ingiere arsénico, se presentan síntomas como hipotensión, pérdida de fluidos y necrosis de la mucosa y submucosa del tracto digestivo, entre otros¹⁵.
Por tanto, ha sido utilizado como veneno. Se le conoce como el "rey de los venenos" utilizándose tanto en ficción, como en la película de Frank Capra "Arsénico por compasión", como en la realidad. Se rumorea que asesinaron a Napoleón con oxido de arsénico (III), que es la forma de arsénico más utilizada como veneno porque se encontraba en veneno para ratas (muy accesible). También se dice que al compositor ruso Tchaikovsky le obligaron a suicidarse ingiriendo arsénico, pues mantenía relaciones con un hijo de un noble y no querían que el Tsar se enterase. Luego, dijeron que había muerto por cólera, cuyos síntomas son similares a una intoxicación aguda por arsénico.
La sucesión ecológica
La sucesión ecológica
La sucesión ecológica es el cambio gradual en las especies de un ecosistema hacia la comunidad clímax. Ésta se alcanza cuando una comunidad llega a un punto de desarrollo estable y de equilibrio. Este cambio sucede en la composición de un medio, ya sea acuático o terrestre, y comienza con una perturbación en el medio que fomenta la adaptabilidad de algunos organismos. Con el paso del tiempo, el medio se enriquece en especies y en la composición del suelo. Se distingue entre sucesión ecológica primaria y secundaria.
La sucesión ecológica primaria se produce cuando se coloniza roca o un territorio nuevos. Por ejemplo, la que se produce en una isla originada por una erupción volcánica marina. Antes de que esta nueva superficie sea colonizada por organismos, los agentes geológicos externos rompen la roca lo suficiente para que los líquenes y los musgos, con pocos requerimientos nutricionales y bastante resistentes a las condiciones ambientales exigentes, se puedan establecer. Ellos degradan aún más la roca y la mejoran para que otras especies, con más requerimientos y menos resistentes, puedan crecer. Según mueren los organismos contribuyen a la formación del suelo, añadiendo una capa de materia orgánica. La comunidad clímax no es la comunidad con mayor biodiversidad. Cuando llegan especies que se adaptan a condiciones específicas a la comunidad inicial, compiten con las especies que ya estaban.
Sucesión ecológica primaria mostrada paso a paso. Imagen de: https://bioteoria.wordpress.com/2015/10/18/ecological-succession/
La sucesión secundaria ocurre cuando un área ya colonizada sufre una perturbación, como un incendio, una inundación o actividades humanas como la agricultura o la minería, que eliminan la mayoría de las especies o toda la comunidad. Esta perturbación deja restos de materia orgánica que ayudan a que vuelvan a crecer las especies. Tras estas alteraciones, las especies que primero crecen son especies anuales. Poco a poco, con el crecimiento de pastos y arbustos, acabarán creciendo árboles iguales a los de la comunidad inicial¹⁸ ¹⁹.
La sucesión ecológica puede suceder en las zonas contaminadas por minería, como la que se estudia en este proyecto. No obstante, este proceso en zonas mineras es algo diferente, pues no quedan restos de la comunidad anterior y el suelo está altamente contaminado por los productos de desecho de la actividad minera.
REFERENCIAS:
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