Recuperación de suelos contaminados con metales pesados utilizando plantas y microorganismos rizosféricos

Introducción

En el Perú, al igual que en muchos países, la prevención de la contaminación del ambiente (suelo, agua y aire) y su recuperación es una prioridad. La Biotecnología del Suelo nace como una rama trascendental dentro de la Ciencia del Suelo, y los resultados muestran el enorme potencial de los microorganismos del suelo, en el mejoramiento de la calidad del suelo, degradación e inmovilización de contaminantes, su efecto en el crecimiento y en la protección de las plantas frente a diferentes factores. Como resultado, se incrementa el interés de una propuesta de mejora esta aplicación de los microorganismos en diferentes áreas. Dentro de los métodos biológicos de recuperación de suelos contaminados por metales pesados, metaloides y otros contaminantes, el uso de plantas y microorganismos rizosféricos representa una alternativa de bajo costo y con enormes ventajas ambientales. Las tecnologías que consideran el uso de estos organismos son llamadas: Fitorecuperación y biorecuperación, respectivamente. Se consideraron las principales alternativas biológicas que pueden usarse para la descontaminación y recuperación de suelos contaminados por metales pesados. Se hizo énfasis que el uso de plantas requiere considerar a sus microorganismos simbióticos mutualistas de la rizosfera.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Proponer la recuperación de suelos contaminados con metales pesados utilizando plantas y microorganismos rizosfericos

OBJETIVO ESPECIFICO

–Mejorar la recuperación de suelos contaminados con metales pesados utilizando la fitorremediacion

-Mejorar la recuperación de suelos contaminados con metales pesados utilizando la biorremediacion

CONTENIDO

Calidad del suelo

El suelo es un recurso dinámico que sustenta la vida de las plantas. Regula la distribución del agua de lluvia y de irrigación, almacena nutrientes y otros elementos, y actúa como un filtro que protege la calidad del agua, del aire y de otros recursos. Está formado por partículas minerales de diferente tamaño (arenas, limos y arcillas), materia orgánica y numerosas especies de organismos.

Posee propiedades biológicas, químicas y físicas, algunas de las cuales son dinámicas y pueden cambiar en función de su manejo.

La calidad del suelo es la capacidad de un tipo específico de suelo para funcionar dentro de los límites de un ecosistema natural o tratado para sostener la productividad de plantas y animales, mantener o mejorar la calidad del agua y del aire, y sustentar la salud humana y su morada.

Indicadores de la calidad

Los indicadores de calidad del suelo pueden ser propiedades físicas, químicas y biológicas, o procesos que ocurren en él, los indicadores deben permitir: analizar la situación actual e identificar los puntos críticos con respecto al desarrollo sostenible; analizar los posibles impactos antes de una intervención; monitorear el impacto de las intervenciones antrópicas; y ayudar a determinar si el uso del recurso es sostenible.

Para que las propiedades físicas, químicasy manejo.

Ser sensitivas a los cambios en el suelo que ocurren como resultado de la degradación antropogénica.

Ser componentes de una base de datos del suelo ya existente.

Indicadores físicos

Indicador Relación con las funciones y condiciones del suelo Valores o unidades relevantes, comparaciones para evaluación

Textura Retención y transporte de agua y minerales; erosión del suelo % (arena, limo y arcilla); pérdida de sitio o posición del paisaje

Profundidad (suelo superficial y raíces Estimación del potencial productivo y de erosión cm; m

Infiltración y densidad aparente Potencial de lixiviación, productividad y erosión min/2,5cm agua; g/cm3

Capacidad de retención de agua Contenido en humedad, transporte, erosión, humedad aprovechable, textura, materia orgánica % (cm3/cm3); cm humedad aprovechable/30cm; intensidad de precipitación (mm/h)

Estabilidad de agregados Erosión potencial de un suelo, infiltración de agua % (agregados estables)

Indicadores químicos

Indicador Relación con las funciones y condiciones del suelo Valores o unidades relevantes

Contenido en materia orgánica Fertilidad de suelo, estabilidad y grado de erosión, potencial productivo kg (C ó N)/ha

pH Actividad química y biológica Comparación entre los límites superiores e inferiores para la actividad vegetal y microbiana

Conductividad eléctrica Actividad microbiológica y crecimiento de plantas dS/m; comparación entre los límites superiores e inferiores para la actividad vegetal y microbiana

N, P, K extraíbles Disponibilidad de nutrientes para las plantas, indicadores de productividad y calidad ambiental kg/ha; niveles suficientes para el desarrollo de los cultivos

Capacidad de intercambio catiónico Fertilidad del suelo, potencial productivo mol/kg

Metales pesados disponibles Niveles tóxicos para el crecimiento de las plantas y la calidad del cultivo Concentraciones máximas en agua de riego

Indicadores biológicos

Indicador Relación con las funciones y condiciones del suelo Valores o unidades relevantes

Contenido de biomasa microbiana Potencial catalizador microbiano, reposición de C y N kg (C ó N)/ha relativo al C, N total o al CO2 producido

Nitrógeno mineralizable Productividad del suelo y aporte potencial de N kg N·ha-1·día-1 relativo al C, N total

Aireación, contenido en agua, temperatura Medición de la actividad microbiológica kg C·ha-1·día-1 relativo a la actividad de la biomasa microbiana; pérdida de C contra entradas al reservorio total de C

Contenido de lombrices Actividad microbiana Número de lombrices

Rendimiento del cultivo Producción potencial del cultivo, disponibilidad de nutrientes kg producto/ha.

La ocurrencia de este fenómeno esta estrechamente relacionada con el grado de industrialización e intensidad del uso de químicos.

En lo concerniente a la contaminación de suelos su riesgo es primariamente de salud, de forma directa y al entrar en contacto con fuentes de agua potable. La delimitación de las zonas contaminadas y la resultante limpieza de esta son tareas que consumen mucho tiempo y dinero, requiriendo extensas habilidades de geología, hidrografía, química y modelos a computadora.

Para iniciar el estudio sobre la contaminación del suelo es preciso entender primero de qué está conformado; es decir, sus elementos esenciales. Al hablar de este tipo de elementos nos referimos a aquellos que necesitan de la vegetación para vivir. Algunos de manera notable (macro), otros en cantidades medias (medio) y finalmente otros en cantidades pequeñas (micro). Aunque finalmente todos son indispensables en su conformación.

En la siguiente tabla se citan los elementos esenciales del suelo:

El suelo proviene de la roca madre que está compuesta por diversos minerales a distintas proporciones.

Elementos que conforman el suelo

Los elementos que conforma el suelo pueden encontrarse en diferentes formas, que dependen de muchos factores como el clima, el agua y la presión, entre otros, que influyen determinantemente en todo lo que ocurre con los elementos que componen el suelo, y principalmente en su dinámica.

En climas húmedos donde existen fuertes precipitaciones que dominan a la evaporación, existe una lixiviación o lavado de minerales desde la superficie hacia el interior del suelo. Esto hace que en esa superficie los coloides y las bases disminuyan.

La vegetación ejerce una acción contraria; es decir, extrae del interior los elementos que necesita y los lleva a la superficie.

En el caso de climas secos el proceso es inverso al anterior. La dinámica del agua en el suelo en este caso es hacia arriba, arrastrando los materiales solubles a la superficie.

Un aspecto que afecta al suelo y lo contamina es la acumulación de elementos en un espacio dado. Este efecto se puede dar de dos formas: por procesos naturales y otro provocado por la acción del hombre. En el primer caso, por una parte los elementos son transportados por el agua y en lugares de clima seco el agua del suelo asciende y se puede acumular cal o material salino en la superficie. Por otra, se pueden depositar óxidos de hierro, arcillas o humus en profundidad.

En las zonas con clima húmedo ya señalamos que el lavado arrastra bases y existe tendencia a la acidificación del suelo, por lo que es posible que existan acumulaciones de ciertos elementos, sobre todo de microelementos.

Las acumulaciones de elementos son más lentas para los macroelementos y más rápidas para los microelementos por ser el margen mucho menor. (Seoánez, 1998).

Contaminantes del suelo

Un suelo contaminado es aquel que ha superado su capacidad de amortiguación para una o varias sustancias y, como consecuencia, pasa de actuar como un sistema protector a ser causa de problemas para el agua, la atmósfera, y los organismos. Al mismo tiempo se modifican sus equilibrios biogeoquímicos y aparecen cantidades anómalas de determinados componentes que originan modificaciones importantes en las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo.

• Por biodisponibilidad se entiende la asimilación del contaminante por los organismos, y en consecuencia la posibilidad de causar algún efecto, negativo o positivo.

• La movilidad regulará la distribución del contaminante y por tanto su posible transporte a otros sistemas.

• La persistencia regulará el periodo de actividad de la sustancia y por tanto es otra medida de su peligrosidad.

• Carga crítica. Representa la cantidad máxima de un determinado componente que puede ser aportado a un suelo sin que se produzcan efectos nocivos.

Agentes contaminantes y su procedencia

Son muy diversos. Dentro de ellos tenemos los metales pesados, las emisiones ácidas atmosféricas, la utilización de agua de riego salina y los fitosanitarios.

Estos agentes contaminantes proceden generalmente de la actuación antropogénica del hombre, así los metales pesados proceden directamente de las minas, fundición y refinación; residuos domésticos; productos agrícolas como fitosanitarios; emisiones atmosféricas mediante actividades de minería y refinería de metales, quema de combustibles fósiles, purines, etc.

Los metales pesados en pequeñas dosis pueden ser beneficiosos para los organismos vivos y de hecho son utilizados como micronutrientes, pero pasado un umbral se convierten en elementos nocivos para la salud.

Las emisiones ácidas atmosféricas proceden generalmente de la industria, del tráfico rodado, abonos nitrogenados que sufren el proceso de desnitrificación. Como consecuencia de esta contaminación se disminuye el pH del suelo con lo que se puede superar la capacidad tampón y liberar elementos de las estructuras cristalinas que a esos pH pueden solubilizarse y son altamente tóxicos para animales y plantas.

Utilización de agua de riego salina. El mal uso del agua de riego provoca la salinización y la sodificación del suelo. En el primer caso se produce una acumulación de sales más solubles que el yeso que interfieren en el crecimiento de la mayoría de los cultivos y plantas no especializadas (se evalúa por la elevación de la conductividad eléctrica del extracto de saturación). En el segundo caso se produce una acumulación de sodio intercambiable que tiene una acción dispersante sobre las arcillas y de solubilización de la materia orgánica, que afecta muy negativamente a las propiedades físicas del suelo.

Fitosanitarios. Dentro de ellos agrupamos los plaguicidas y los fertilizantes. Son, generalmente, productos químicos de síntesis y sus efectos dependen tanto de las características de las moléculas orgánicas (mayoría de los plaguicidas) como de las características del suelo.

Los fertilizantes además de contener metales pesados, producen contaminación por fosfatos (eutrofización en lagos) y nitratos.

Procesos responsables de la redistribución y acumulación

Un riesgo importante en la acumulación de contaminantes en el suelo se produce en aquellas situaciones en las que el contaminante no pierde su capacidad tóxica sino que únicamente se encuentra almacenado en forma inactiva en el suelo mientras este mantenga unas determinadas condiciones pero que, si éstas desaparecen, regresa a su condición negativa. Este hecho es frecuente en moléculas orgánicas de alta persistencia pero es especialmente importante en metales pesados.

La presencia de metales como contaminantes pueden producir a las plantas diferentes alteraciones, tales como:

Tecnologías de Biorrecuperación en Suelos Contaminados

Biorrecuperación: Alternativa biológica que usa de microorganismos vivos o sus metabolitos para acumular, transformar o degradar contaminantes.

Las tecnologías tradicionales para la recuperación de suelos contaminados con metales pesados utilizan métodos de ingeniería y tratamientos químicos. Este término incluye a los elementos esenciales, los cuales bajo ciertas concentraciones empiezan a ser tóxicos para los organismos vivos, y a aquellos elementos que son considerados tóxicos aun a concentraciones Mínimas.

Las tecnologías biológicas involucran el uso de microorganismos y plantas para remover, contener o retener contaminantes ambientales sin causar daño. Las tecnologías biológicas se han utilizado para el tratamiento de varios tipos de contaminantes del suelo y del agua, como: hidrocarburos, plaguicidas, sustancias radiactivas y otro tipo de contaminantes orgánicos; sin embargo, su uso en la remediación de suelos contaminados con metales pesados y metaloides, es de reciente aplicación.

La bio y fitorecuperación son alternativas que causan interés, por ser más económicas que la tecnología de ingeniería o las que utilizan procesos físicos y químicos. La Fito y biorecuperación in situ reducen el riesgo de exposición para el personal que limpia y transporta el material contaminado. El impacto ambiental es mínimo, porque estas alternativas son procesos naturales y útiles para la completa transformación de una amplia variedad de contaminantes. Además, puede recuperarse un sitio sin causar perturbación en sus actividades normales.

Las alternativas biológicas son aplicables cuando los contaminantes se encuentran cerca de la superficie y no son lixiviables, o cuando la remoción de los contaminantes no es una situación de emergencia, o bien, si se requiere de disminuir el riesgo, ya que puede cubrir extensas áreas. Sin embargo, para alcanzar el éxito debe realizarse la selección de especies microbianas adaptadas a las condiciones de contaminación.

Algunas desventajas que las tecnologías biológicas presentan son:

1. La necesidad de mantener las condiciones de crecimiento microbiano en el sitio de contaminación, lo cual es difícil, en particular porque las condiciones varían de un sitio a otro, pero la selección de especies microbianas adaptadas puede realizarse.

2. Otra desventaja es, que el ambiente contaminado puede tener otras sustancias u organismos que inhiben el crecimiento de la población microbiana deseada y afectar la eficiencia del proceso.

3. Algunos de los procesos biológicos que requieren de los microorganismos son muy específicos. Sin embargo, los grupos de investigación están considerando estos factores y tratan de encontrar las mejores condiciones para explotar estas tecnologías amigables con el ambiente y de bajo costo.

Las plantas se utilizan como sistemas directos o indirectos de descontaminación. En el caso directo, las plantas participan en la modificación del contaminante a través de la absorción, secuestración o acumulación. En el caso indirecto, los diversos microorganismos rizosféricos, que se asocian a las raíces de las plantas (bacterias, hongos, actinomicetes y cianobacterias), actúan sobre los contaminantes. Es relevante señalar que en el caso de los metales pesados, a diferencia de los compuestos orgánicos, éstos no se degradan, sino sólo se modifican para disminuir su disponibilidad, toxicidad y riesgo dentro de la cadena trófica.

La Fitorrecuperación: Uso de especies vegetales para el saneamiento del terreno, se considera una herramienta novedosa para resolver un problema común en varias partes del mundo. Se basa en los procesos de fitoextracción (Proceso que considera la absorción y acumulación de un contaminante por microorganismos o plantas, respectivamente, y su posterior cosecha y destrucción del contaminante), o fitoestablizacion (fitoestabilización: Proceso que involucra la retención de contaminantes en el suelo.

En la fitoextracción, la concentración del contaminante en el suelo disminuye por la marcada extracción de la planta. Esta tecnología se basa en la particularidad de que algunas plantas poseen mecanismos para absorber, translocar y tolerar cantidades significantes del contaminante que para otras especies serían tóxicas. Por esta razón, estas plantas pueden sobrevivir en ambientes fuertemente contaminados, donde otras plantas sin estos mecanismos morirían.

En contraste, la fitoestabilización no reduce la cantidad del contaminante en el sitio, sino que disminuye la disponibilidad y, principalmente, reduce los riesgos ambientales y de salud humana. La disponibilidad del contaminante se abate a niveles aceptables por secuestración o sorción (adsorción) de los contaminantes en la matriz del suelo.

En la rizosfera, parte del suelo bajo las raíces, donde tiene una interacción única y dinámica entre microorganismos y plantas, debido a la exudación de nutrimentos orgánicos útiles para el metabolismo microbiano y a que la raíz proporciona un nicho ecológico. Los microorganismos, a la vez, participan en numerosos beneficios, como: influencia en el crecimiento radical, regulación de la actividad metabólica de la raíz e influencia en las propiedades Físicas y químicas del suelo, así como de los contaminantes.

El uso de plantas en la recuperación de suelos contaminados es relevante, porque la mayoría de las plantas participarán parcialmente en el control de la erosión por viento y lluvia. Por un lado, existe la posibilidad de recuperación del suelo contaminado y, por otro lado, simultáneamente, el reestablecimiento de la vegetación en dicha área, por lo cual, a largo plazo, la recuperación del suelo a través de la fitorrecuperación será sinónimo de reestablecimiento, revegetación y rehabilitación de áreas con alta perturbación (términos que se han utilizado como sinónimos, pero que consideran diferentes procesos y metas).

Es obvio que dentro de la tecnología de la fitorecuperación, los microorganismos simbióticos mutualistas que se asocian a las raíces de las plantas deben considerarse, porque existen evidencias de su participación en la rizosfera.

Participación de Plantas y Microorganismos en la Recuperación de Suelos Contaminados

En Plantas: La fitorrecuperación requiere del establecimiento rápido de una cobertura vegetal abundante; sin embargo, la alta concentración de Metales pesados será la principal limitante para el crecimiento de las plantas, debido a que las especies vegetales difieren, ampliamente, en su tolerancia a éstos. Para los fines de recuperación de suelos contaminados, se prefiere el uso de plantas tolerantes, ya que esto influenciará el éxito de la recuperación de suelos. Se logró la revegelación de un sitio que tuvo actividad piro metalúrgica en Bélgica. Después de este tratamiento, una amplia cobertura vegetal se desarrolló en el área, resultado que aún se mantiene después de más de 13 años del tratamiento inicial, Otro ejemplo, en suelos salinos, que se regaron con aguas residuales con altas concentraciones de metales pesados (Hg, Pb, fe, Zn, As, B, Mo, Se, U y V), se requirió del uso de plantas tolerantes a la salinidad. Plantas como: Sporobolus airiodes, Elytrígia pontica, Oryzopsis hymenoides, Astragalus bisulcatus y A. racemosus, se establecieron exitosamente en estos sitios.

Especies herbáceas, arbustivas y árboles pueden utilizarse en las prácticas de recuperación de suelos contaminados por metales pesados. Algunos ejemplos de estoa árboles son: Anthoxanthum odoratum, Agrostis canina, A. capillaris, A. stolonifera, Deschampsia cespitosa, D. flexuosa, Festuca rubra, F. ovina, Holcus lanatus y Silene vulgaris. Los árboles también son participantes en las prácticas de recuperación, pero las consecuencias ecológicas de su uso difieren con relación a las plantas herbáceas. Esto se debe a su forma de crecimiento, composición química y longevidad. En los árboles, la retención de metales pesados es en los tejidos perennes, por lo que el tiempo para entrar al ciclo de descomposición es mayor. En consecuencia, los árboles tienen la capacidad de inmovilizar los metales pesados, en compartimentos metabólicamente inactivos, por periodos más largos, en comparación con plantas herbáceas. En éstas, los brotes muestran parcial o total pérdida y descomposición, así los metales pesados ingresan de nuevo al proceso biogeoquímico en el suelo. Los árboles con altas posibilidades de éxito en la fitorrecuperación son Pinos y Betula, las cuales son especies pioneras en suelos contaminados. Estas especies son micotróficas obligadas, por lo que necesitan a los hongos ectomicorrízicos asociados a su raíz, para su adecuado desarrollo. Especies de Acer se asocian con los hongos arbusculares, mientras que especies de Salix lo hacen, tanto con los hongos ectomicorrízicos, como con los hongos arbusculares. La dependencia por los hongos ectomicorrízicos o endomicorrízicos es una característica relevante que auxilia a las plantas a supervivir en sitios contaminados.

Plantas hiperacumuladoras en plantas. El uso de este tipo de plantas es relevante en el proceso de fitoextracción.

En numerosos casos, acumulación e hiperacumulación son términos que se utilizan como sinónimos; sin embargo, éstos son diferentes. Las plantas hiperacumuladoras son capaces de acumular excesivas cantidades de metales pesados en su follaje (> 1% del peso seco de la planta). Este mecanismo implica alta tolerancia específica a metales pesados, los cuales están presentes en el suelo en concentraciones que normalmente podrían considerarse fitotóxicas. El uso de plantas hiperacumuladoras con fines de biorremediación de suelos contaminados es una práctica reciente con enormes avances en varios países. Esto se debe a que representa una alternativa viable y redituable. Sin embargo, las plantas hiperacumuladoras son endémicas de áreas contaminadas, presentan lento crecimiento y poca producción de materia vegetal, por lo que varios investigadores están en la búsqueda constante de especies con alta capacidad acumuladora, rápido crecimiento vegetal y abundante producción de materia verde. Otra característica de la mayoría de las especies hiperacumuladoras es que no son micorrízicas como Thlaspi y Alyssum. Sin embargo, Viola calaminaria y V. guestphalica, especies metalofitas de suelos contaminados con altas concentraciones de Zn, presentan altos grados de colonización por hongos micorrizicos arbusculares. Un aspecto interesante de resaltar es el poco conocimiento que se tiene sobre la importancia y la función de la simbiosis en este tipo de plantas y que requiere de estudiarse con profundidad.

Algunos investigadores realizaron una selección de 300 tipos de especies vegetales con capacidad acumuladora. Las especies de Brassica fueron las más efectivas en remover Zn, especialmente, por su mayor producción de biomasa (10 veces más) que Thlaspi caerulescems (planta hiperacumuladora). Otras plantas que muestran capacidad para acumular los metales pesados son: girasol, sauce, álamo, alfalfa, maíz, tabaco, sorgo y amaranto.

En Microorganismos: Algunos microorganismos tienen la habilidad de desarrollarse en ambientes extremadamente contaminados y pueden ser capaces de alterar el estado químico, la forma o distribución de los metales pesados en el suelo, como resultado, éstos deben considerarse en los diferentes procesos de recuperación de áreas contaminadas. Aun cuando los microorganismos incluyen menos de 3% del carbono orgánico del suelo y ocupan sólo 0.001% del volumen del suelo, ellos son la maquinaría bioquímica que maneja los procesos químicos de transformación, secuestro y acumulación de los Metales pesados en el suelo.

Las bacterias y los hongos son los que principalmente se involucran en la mayoría de los procesos del suelo, así como en la degradación de compuestos orgánicos y la transformación de Metales pesados. Las bacterias representan la mayor diversidad en el suelo y se distribuyen en todos los ambientes vivos. Su rápido crecimiento y metabolismo las ubican como importante alternativa en el proceso de recuperación. Las bacterias tienen, en general, una amplia capacidad para acumular metales en su biomasa. Por otro lado, los hongos filamentosos tienen, además, la característica de invadir el suelo por medio de la extensión de su micelio e incrementar la superficie de exploración y acción.

Aunque los actinomicetos, hongos micorrizicos arbusculares y las cianobacterias forman parte del complejo microbiano de suelos altamente contaminados, relativamente poca investigación se conduce en estos grupos microbianos y, por lo tanto poco se conoce de su participación en los procesos de descontaminación de los Metales pesados y otros compuestos tóxicos. Estos grupos microbianos se asocian con las raíces de las plantas, en consecuencia su influencia no debería ignorarse.

Resulta relevante hacer énfasis que ciertos grupos microbianos tienen múltiples funciones y propiedades que ofrecen dentro de la biotecnología de la recuperación de suelos, como, por ejemplo: su capacidad para fijar nitrógeno atmosférico, solubilizar fósforo, producir antibióticos, sustancias promotoras del crecimiento, sideróforos y sustancias con actividad surfactante. Esto permite a la planta obtener ventajas adicionales de la asociación con estos microorganismos.

Es posible aislar bacterias tolerantes de suelos con altas concentraciones de Metales pesados, ya sea por contaminación humana o de origen natural. Las bacterias más comúnmente aisladas de ambientes contaminados por el hombre con Metales pesados son: Burkholderia pickettii, B. solanacearuim y Alcaligenes eutrophus. Las bacterias aisladas de suelos naturalmente contaminados con Metales pesados, pertenecen a varios géneros. Algunos ejemplos son: Burkholdria, Hafnia, Pseudomonas, Acinetobacter,Comamonas y Agrobacterium. Especies Gram positivas también se encuentran en estos ambientes, por ejemplo: Arthorobacter ramousus y A. aurescens.

Existen reportes, tanto a nivel piloto, como a mayor escala, del uso de bacterias acumuladoras de Metales pesados en diversos procesos para limpiar aguas contaminadas con múltiples Metales pesados en solución. Un gran número de los procesos a mayor escala involucraron el uso de células inmovilizadas y creciendo activamente en biopelículas sobre materiales inertes. Este tipo de tecnologías no se ha probado en la recuperación de suelos, a pesar de que representan una alternativa altamente viable. Investigadores concluyeron que el uso de especies de Pseudomonas incrementaron la supervivencia de sorgo en un suelo contaminado con arsenito. Estas bacterias también presentaron la característica de ser antagonistas contra un amplio número de hongos fitopatógenos y ser promotoras del crecimiento de esta planta. Recientemente, ante la búsqueda de tecnologías novedosas para la expedita remediación de suelos contaminados con Metales pesados, el uso de productos microbianos se plantea como una biotecnología más para remover estos contaminantes presentes en el suelo. Por ejemplo, los sideróforos, los cuales son componentes extracelulares de microorganismos, que secuestran y solubilizan hierro; sin embargo, en adición al Fe, otros metales como el Cd, Cu, Ni, Pb y Zn pueden ser enlazados y formar complejos estables. Otro ejemplo son los surfactantes que también tienen la capacidad de remover Metales pesados del suelo. También, se conoce que los hongos, las bacterias y las algas acumulan metales y sustancias radiactivas por medio de mecanismos físicos, químicos y biológicos, los cuales incluyen el enlace de los contaminantes a nivel extracelular; por la producción de metabolitos y biopolímeros, unión a polipéptidos específicos y por acumulación dependiente del metabolismo. Uno de los procesos más importantes con relevante potencial en la biotecnología de la descontaminación es la bio-adsorción, proceso de secuestro de metales independientes del metabolismo y que funciona en la pared celular. Con este proceso, numerosos microorganismos se utilizan como biosorbentes comerciales para la limpieza de aguas contaminadas con Metales pesados; sin embargo, su uso en la recuperación de suelos no se ha explotado aun comercialmente, lo que representa una alternativa más con alto potencial de uso.

En Microorganismos simbióticos mutualistas del suelo: Los hongos que se establecen en las raíces de las plantas, que forman micorriza arbuscular, y otros mutualistas de la rizosfera (Rhizobium y Azospirillum) representan un promisorio elemento microbiológico en la recuperación de suelos contaminados. Varios reportes mencionan que los hongos micorrízicos auxilian a las plantas a establecerse y crecer en condiciones de estrés, como: suelos salinos, contaminados con metales pesados, plaguicidas e hidrocarburos y también las protegen contra enfermedades de la raíz, otros investigadores mencionaron que los hongos micorrízicos arbusculares, Rhizobium, Azospirillum, Azotobacter y Frankia son importantes componentes microbianos que disminuyen las limitaciones para el crecimiento de las plantas en suelos contaminados con Metales pesados. Las leguminosas fijan nitrógeno atmosférico y son capaces de establecerse en suelos contaminados por Metales pesados, pero su relación con sus simbiontes rizosféricos no se ha considerado. Hace una década, se sugirió el uso de los hongos micorrízicos en programas de recuperación de áreas contaminadas, sin embargo, basta la fecha esto empieza a ser una realidad, porque ahora se entiende mejor la función de estos hongos en suelos contaminados. Otros estudiosos mencionaron que los hongos micorrízicos representan un complemento del sistema radical, lo que permite a las plantas adquirir nutrimentos esenciales para el crecimiento, aun en condiciones de estrés. Esto resulta en mayor tolerancia de las plantas a estas condiciones, incremento del transporte de agua, disminución en el efecto de pH desfavorables, tolerancia a patógenos e incremento en la fecundidad y vitalidad de las plantas. El uso de hongos micorrízicos en la biorremediación de suelos contaminados con compuestos orgánicos ha recibido considerable investigación; sin embargo, con Metales pesados la investigación requiere mayor atención, principalmente, porque un gran número de especies vegetales que se desarrollan en suelos altamente contaminados son naturalmente micorrízicas. La colonización de estos hongos es una regla, más que una excepción, en la mayoría de las plantas terrestres.

Los tipos de micorriza que son de principal interés en suelos contaminados con Metales pesados son:

1. La ectomicorriza (relación entre especies arbóreas y basidiomicetes/ascomicetes);

2. La micorriza arbuscular (más de 80% de las especies vegetales; se incluyen: herbáceas, algunos arbustos y árboles, y hongos del phyllum Glomeromicetes).

3. La micorriza ericoide (Ascomicetes y miembros de la familia Ericaceae).

Los estudios de Bradley ef a!. (1981; 1982) demostraron claramente que los hongos simbiontes que se asocian a las Ericáceas confieren tolerancia a cobre a especies como: Calluna vulgaris, Vacciniunm macrocarpum y Rhodudendrom ponticum. El principal mecanismo que se sugirió fue la participación del micelio extra radical en el secuestro de iones y la, consecuente, disminución en la disponibilidad de estos contaminantes en el suelo.

Los hongos ectomicorrízicos también participan en la bioestabilización de Metales pesados en el suelo y la rizosfera, La capacidad del micelio para secuestrar estos elementos y prevenir la translocación a los brotes parece ser el principal mecanismo involucrado. Como resultado, los síntomas de toxicidad por Metales pesados disminuyen en las plantas hospedantes de estos hongos.

La posibilidad del uso de hongos micorrízicos en la remediación de suelos se basa en estudios que demuestran que las plantas inoculadas tienen mayor oportunidad de supervivencia al trasplantarse al sitio contaminado, que plantas no inoculadas. En general, los suelos contaminados tienen diversas limitaciones, como bajos valores de elementos esenciales o baja disponibilidad, y baja agregación del suelo, los cuales son factores que afectan, en Forma negativa, el establecimiento de las plantas y, en consecuencia, la recuperación de los sitios. El uso de los hongos puede auxiliar a aliviar algunas de estas limitaciones. Existen evidencias que algunas plantas en situaciones no estresadas son micotróficas facultativas, lo que significa que sus raíces se colonizan por hongos arbusculares, pero obtienen poco o ningún beneficio de la asociación. En contraste, en condiciones estresantes como la contaminación, estas plantas por su asociación a estos hongos obtienen múltiples beneficios de protección y nutrición, Por ejemplo, la nutrición fosforada mejora, por una mayor superficie de absorción del micelio externo en el suelo. Mayor tolerancia a arsénico resulta de la habilidad de hongos toleranles a restringir la utilización de arsenato, tanto en plantas tolerantes, como no tolerantes al arsénico.

El micelio externo desarrolla una función importante en el suelo: participa en el ciclo de nutrimentos de los ecosistemas, en la agregación de partículas del suelo y en la estabilidad de los agregados. En relación con este último proceso, recientemente se descubrió que las hifas de todos los hongos arbusculares producen y excretan al suelo una proteína, la glomalina, que es la que actúa como cementante en el suelo.

Conclusiones

La información planteada muestra que la interacción planta-microorganismos rizosféricos necesita considerarse para incrementar el éxito de las alternativas biológicas que utilicen plantas en la recuperación de suelos contaminados con metales pesados.

A diferencia de las alternativas biológicas utilizando plantas para la limpieza de aguas y de suelos contaminados con sustancias orgánicas, la recuperación de suelos contaminados con metales pesados considerando los microorganismos simbióticos de la rizósfera es claramente un campo nuevo, presenta un enorme potencial de uso, pero requiere de mayor investigación. La utilidad de los microorganismos rizosféricos dependerá básicamente del nivel de contaminación, del tipo de contaminante del suelo y de los objetivos establecidos para la recuperación.

Bibliografía

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http://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_del_suelo

Conformación del suelo