La contaminación del suelo por metales pesados es un desafío ambiental que afecta a numerosas regiones del mundo debido a diversas actividades industriales, mineras y agrícolas. Estos metales, como el plomo, cadmio, mercurio y cromo, pueden persistir en el suelo durante largos periodos, causando daños ambientales y representando riesgos para la salud humana. Frente a este problema, la biorremediación emerge como una estrategia sostenible y prometedora para la recuperación de suelos contaminados.
¿Qué son los metales pesados?
Los metales pesados se asocian a un grupo de metales y metaloides que tienen una densidad superior a la de otros elementos químicos como el sodio, el calcio y otros metales. Aunque es una definición muy vaga es ampliamente reconocida y aplicada a los contaminantes del suelo y el agua.
Estos metales se encuentran de forma natural en los suelos, las rocas, los sedimentos, los cuerpos de agua y en todos los seres vivos del planeta en muy bajas concentraciones, por lo que su persistencia en el medio y la toxicidad para los organismos los sitúan entre los contaminantes más peligrosos.
Fuentes de emisión y contaminación de metales pesados
Estos elementos químicos se pueden convertir en contaminantes si su distribución en el ambiente se altera a través de la actividad humana. En general, esto ocurre por actividades como la minería, el refinamiento de productos mineros o por la liberación al ambiente de efluentes industriales y emisiones vehiculares. Además la inadecuada disposición de residuos metálicos también ha ocasionado la contaminación del suelo, el agua superficial y el agua subterránea.
Tanto las fuentes naturales como las antropogénicas pueden contribuir de forma impórtate a la emisión de elementos metálicos a la atmosfera. Cabe señalar que al comparar las emisiones globales, la emisión de elementos como el selenio, el mercurio y el manganeso, se realizan en su mayoría por fuentes naturales; sin embargo, a nivel regional, las fuentes antropogénicas contribuyen de manera más importante y estos metales se convierten en contaminantes a escala global.
Al ser elementos móviles pueden llegar al suelo y al agua, donde se pueden combinar con otros elementos y formar diversos compuestos tales como cloruros, óxidos y sulfuros los cuales se unen fuertemente y persisten en las zonas contaminadas durante muchos años.
Toxicidad en humanos
La exposición a estos elementos ya sea por la ingesta de agua o de alimentos de origen vegetal y animal, principalmente pescado, puede provocar consecuencias serias para la salud. Dentro los principales efectos se encuentran daño neurológico, pérdida de visión periférica, debilidad muscular, daño renal, osteoporosis, enfermedades cardiovasculares, diabetes y diversos tipos de cáncer. Algunos de estos metales están clasificados por la Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer como carcinogénicos y se ha informado que el agua y las plantas son la principal fuente de consumo para los seres humanos.
En la ciudad de Toyama, en Japón, ocurrió un brote epidémico de contaminación (síndrome de Itai-Itai), ocasionado por la ingesta de arroz contaminado por cadmio, el cual era irrigado por agua contaminada por jales mineros. Las personas afectadas, principalmente mujeres post-menopáusicas, sufrieron deformación de los huesos, acompañada de intenso dolor y fracturas, además de proteinuria y glaucoma. Se considera que estas alteraciones, se vieron favorecidas por factores dietéticos, como deficiencia en vitamina D.
Impacto de los metales pesados sobre ambientes naturales
Estos metales pesados son tóxicos para todos los seres vivos en altas concentraciones y en particular el plomo, el mercurio, el cadmio y el arsénico no tienen ninguna función biológica descrita, al no ser esenciales para los seres vivos y ser absorbidos por estos, se acumulan y se transfieren de un nivel trófico al siguiente multiplicando su concentración a lo largo de la cadena trófica, alterando de este modo las poblaciones de los distintos seres vivos y el equilibrio ecológico. La absorción de estos elementos por parte de los diversos organismos depende tanto de su biodisponibilidad como de su concentración y de otros factores.
¿La biorremediación como una solución al problema?
La contaminación del agua y del suelo por los metales pesados representa un desafío ambiental y de salud pública. Por esta razón, en los últimos años han surgido distintas estrategias sostenibles para revertir este problema, en particular, la biorremediación.
Este proceso biotecnológico utiliza organismos vivos como bacterias, hongos y plantas para recuperar ambientes contaminados por diversos compuestos químicos. La biorremediación se puede clasificar en diferentes tipos, algunos de ellos son:
Bioestimulación y bioaumentación
La bioestimulación aprovecha las particularidades de los organismos que ya están en el suelo o cuerpo de agua a tratar; con esta técnica se busca adecuar las condiciones ambientales para potenciar el desarrollo de los mismos y la consecuente degradación de contaminantes. Por otro lado, la bioaumentación incorpora organismos que tienen la capacidad de degradar los compuestos en un ambiente contaminado, optimizando el proceso de remediación.
Biorremediación ex situ e in situ
La biorremediación ex situ, es una técnica que se realiza fuera del lugar donde se encuentra la contaminación. Por otro lado, la biorremediación in situ, se realiza en el lugar donde se encuentra la contaminación. Dentro de la biorremediación in situ se encuentra la fitorremedición, que implica el uso de plantas con alta tolerancia a metales pesados para extraer, estabilizar o transformar contaminantes. Existen diversos mecanismos por los cuales se lleva a cabo este proceso, dentro de los que se encuentran los siguientes:
- Fitoextracción: Se usa la capacidad de las plantas para tolerar, absorber y acumular grandes cantidades de contaminantes en la parte aérea, en los tallos y en las hojas. Una vez que las plantas han absorbido los contaminantes, pueden ser cosechadas y tratadas. Es una técnica considerada como amigable para el medio ambiente ya que no genera residuos.
- Fitoestabilización: Esta técnica permite inmovilizar contaminantes en el suelo a través de su absorción y acumulación en las raíces o por precipitación en la zona de la rizósfera. Este proceso reduce la movilidad de los contaminantes y evita que migren a las aguas subterráneas o al aire.
- Fitorrestauración: es el uso de plantas nativas de la zona contaminada que tienen gran capacidad de tolerancia, absorción y acumulación de contaminantes en sus tejidos. Esta técnica tiene como objetivo restaurar el suelo a un estado cercano al natural.
Algunas de las plantas más utilizadas en la biorremediación son la mostaza de la india, el girasol, el sauce, el berro, la ambrosía común, arboles de pólupo, la cebada y algunas plantas comestibles como la calbaza, el tomate, la soya, el calabacín, entre otras.
Reflexión final
Al ser una solución basada en la naturaleza, la fitorremediación tiene un bajo impacto ambiental, requiere menos energía y recursos en comparación con técnicas físicas o químicas, no obstante, puede ser un proceso lento que requiera de varios años para concluir. No obstante, también es esencial abordar la fuente de contaminación, adoptar prácticas sostenibles y trabajar en tecnologías de remediación para salvaguardar nuestros ecosistemas.
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