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ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO
DE MORAVIA: FASE I
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL
MORRO DE MORAVIA: FASE I
CAPITULO III
FLORA, FITORREMEDIACIÓN Y FAUNA
Investigadores Principales Rolando Barahona Rosales, Ph.D.
Maria Solange Sanchez, Candidata Ph.D. Elizabeth Pabón, Ph.D.
Auxiliares de investigación Claudia Salazar. Ing. Ambiental
Catalina Arroyave. Bióloga Alejandra Bedoya.Bióloga
Facultad de Ciencias Agropecuarias
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DE MORAVIA: FASE I
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3-1
TABLA DE CONTENIDO
3. FLORA, FITORREMEDIACION Y FAUNA _____________________________ 3-7
3.1 INTRODUCCIÓN __________________________________________________ 3-7
3.2 FLORA __________________________________________________________ 3-8
3.2.1 Antecedentes ____________________________________________________ 3-8
3.2.2 Metodología _____________________________________________________ 3-9
3.2.3 Resultados _____________________________________________________ 3-12
3.3 DETERMINACIÓN DE CONTAMINANTES EN MUESTRAS DE SUELO Y
VEGETALES ____________________________________________________ 3-20
3.3.1 Antecedentes ___________________________________________________ 3-20
3.3.2 Metodología ____________________________________________________ 3-23
3.3.3 Resultados _____________________________________________________ 3-26
3.4 FITORREMEDIACIÓN ____________________________________________ 3-34
3.4.1 Antecedentes ___________________________________________________ 3-34
3.4.2 Metodología ____________________________________________________ 3-47
3.4.3 Resultados _____________________________________________________ 3-56
3.5 ACTIVIDADES ADICIONALES _____________________________________ 3-68
3.5.1 Ensayo en vivero ________________________________________________ 3-68
3.5.2 Lote de Arbustivas _______________________________________________ 3-68
3.6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ___________________________ 3-69
3.7 FAUNA _________________________________________________________ 3-71
3.7.1 Antecedentes ___________________________________________________ 3-71
3.7.2 Metodología ____________________________________________________ 3-73
3.7.3 Resultados _____________________________________________________ 3-76
3.8 DETERMINACION DE CONTAMINANTES EN TEJIDO ANIMAL __________ 3-84
3.8.1 Antecedentes ___________________________________________________ 3-84
3.8.2 Metodología ____________________________________________________ 3-91
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3-2
3.8.3 Resultados _____________________________________________________ 3-93
3.9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ___________________________ 3-96
3.10 REFERENCIAS __________________________________________________ 3-97
3.11 ANEXOS ______________________________________________________ 3-107
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3-3
LISTA DE FIGURAS
Figura 3.1. Ejemplo de la ficha de campo enviada con cada espécimen obtenido al HERBARIO
JOAQUÍN ANTONIO URIBE ___________________________________________ 3-10
Figura 3.2. Proceso de secado de material vegetal para determinación de biomasa _____ 3-11
Figura 3.3. Proceso de secado al ambiente de las muestras vegetales y de suelo para
determinación de contaminantes ____________________________________ 3-24
Figura 3.4. Empacado de muestras para envío al laboratorio de contaminación ambiental
GDCON. ______________________________________________________ 3-24
Figura 3.5. Determinación del contenido de metales por medio de espectrometría de absorción
atómica _______________________________________________________ 3-25
Figura 3.6. Aspersión de RoundUp en los lotes _________________________________ 3-48
Figura 3.7. Demarcación de parcelas _________________________________________ 3-49
Figura 3.8. Disposición de las semillas en cajas de petri para la prueba de germinación. _ 3-50
Figura 3.9. Disposición espacial de los lotes en el Morro __________________________ 3-52
Figura 3.10. Lote 1 _________________________________________________________ 3-53
Figura 3.11. Lote 2 _________________________________________________________ 3-53
Figura 3.12. Lote 3 _________________________________________________________ 3-54
Figura 3.13. Lote de Arbustivas _______________________________________________ 3-54
Figura 3.14. Siembra de plántulas de Arachis pintoi, en el lote 2 _____________________ 3-55
Figura 3.15. Semillero de Bidens pilosa. ________________________________________ 3-56
Figura 3.16. Desarrollo de Pelargonium spp en suelo nativo del lote 2 _________________ 3-63
Figura 3.17. Desarrollo de Arachis pintoi y Brachiaria decumbens en algunos lotes de
fitorremediación _________________________________________________ 3-63
Figura 3.18. Disposición en el campo de trampas pitfall y muestreo con jama para la captura de
Artrópodos _____________________________________________________ 3-74
Figura 3.19. Telas de araña muestreadas para la captura de especimenes, identificación
taxonómica y determinación de contaminantes _________________________ 3-74
Figura 3.20. Procesamiento de especimenes para el ingreso al museo entomológico Francisco
Luis Gallego (MEFLG) ____________________________________________ 3-75
Figura 3.21. Trampas Sherman utilizadas en la captura de pequeños mamíferos no voladores
en el Morro de Basuras de Moravia. _________________________________ 3-76
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Figura 3.22. Parte de la colección de artrópodos del Morro de Basuras de Moravia, ingresando
a la colección general en el Museo Entomológico Francisco Luís Gallego ____ 3-77
Figura 3.23. Aves avistadas en Moravia ________________________________________ 3-83
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LISTA DE TABLAS
Tabla 3.1. Abundancias relativas de especies vegetales. __________________________ 3-9
Tabla 3.2. Nombre científico, familia y registro fotográfico de las especies presentes en el
Morro de basuras de Moravia. ______________________________________ 3-13
Tabla 3.3. Cobertura de las especies vegetales presentes en el Morro durante los meses de
inventario ______________________________________________________ 3-17
Tabla 3.4. Producción de materia seca (g/m2) de las especies vegetales de mayor presencia
en el Morro de Moravia durante los meses de inventario _________________ 3-19
Tabla 3.5. Niveles de contaminantes permitidos en diferentes países y legislaciones ___ 3-22
Tabla 3.6. Contenido (ppm) de metales pesados en suelos muestreados del Morro de
Basuras de Moravia ______________________________________________ 3-26
Tabla 3.7. Contenido de metales pesados (ppm) en muestras vegetales provenientes de lotes
del Morro de Basuras de Moravia ___________________________________ 3-28
Tabla 3.8. Especies vegetales reportadas en diferentes estudios por su potencial
fitorremediador _________________________________________________ 3-36
Tabla 3.9. Número de semillas germinadas de cada especie vegetal seleccionada _____ 3-56
Tabla 3.10. Altura (cm) calculada como promedio de las datos registrados en los cuatro lotes
de fitorremediación en cada muestreo _______________________________ 3-58
Tabla 3.11. Altura (cm) calculada como promedio de los datos registrados en las tres especies
evaluadas en cada muestreo _______________________________________ 3-58
Tabla 3.12. Cobertura (cm2) calculada como promedio de los datos registrados en los cuatro
lotes de fitorremediación en cada muestreo ___________________________ 3-59
Tabla 3.13. Cobertura (cm2) calculada como promedio de los datos registrados en las tres
especies evaluadas en cada muestreo _______________________________ 3-59
Tabla 3.14. Promedio de estolones enraizados de Arachis pintoi en los lotes de
fitorremediación _________________________________________________ 3-61
Tabla 3.15. Contenido (ppm) de metales pesados en los suelos de las parcelas de
fitorremediación (I muestreo) _______________________________________ 3-64
Tabla 3.16. Contenido (ppm) de metales pesados en los suelos de las parcelas de
fitorremediación (II muestreo) ______________________________________ 3-64
Tabla 3.17. Contenido (ppm) de plomo, cromo, cadmio y níquel en muestras de suelo de las
parcelas de fitorremediación, datos del primer muestreo _________________ 3-65
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Tabla 3.18. Contenido de plomo, cromo, cadmio y níquel en muestras de suelo de las parcelas
de fitorremediación, datos del segundo muestreo. ______________________ 3-66
Tabla 3.19. Lista de insectos presentes en el Morro de basuras de Moravia ____________ 3-77
Tabla 3.20. Lista de arañas capturadas en el Morro de Basuras de Moravia ___________ 3-81
Tabla 3.21. Lista de las especies de aves avistadas en el Morro de Basuras de Moravia __ 3-83
Tabla 3.22. Contenidos (ppm en MS) de metales pesados en especimenes de Apodemus
sylvaticuse en dos sitios de captura, Sánchez-Chardi et al (2007). _________ 3-86
Tabla 3.23. Contenidos (ppm en MS) de metales pesados en especimenes de Apodemus
flavicollis en diferentes sitios de captura, Poprawa et al, (2003). ___________ 3-87
Tabla 3.24. Contenido de metales pesados (ppm, en MS) en tejido animal, procedente de
muestras capturadas en el Morro de Basuras de Moravia. ________________ 3-93
Tabla 3.25. Contenido de fenoles, cianuros y sulfuros ppm pesados en tejido animal,
procedente de muestras capturadas en el Morro de Basuras de Moravia ____ 3-94
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3. FLORA, FITORREMEDIACION Y FAUNA
3.1 INTRODUCCIÓN
El presente reporte final compila el estado del arte, las metodologías propuestas y aquellas
aplicadas y los resultados obtenidos en la ejecución del proyecto ―Estudio para la recuperación
integral del Morro de basuras de Moravia‖, en lo que respecta al grupo de Fauna, Flora y
Fitorremediación.
Las actividades de Flora y Fitorremediación tuvieron como objetivo principal contribuir al
conocimiento de las características de la vegetación presente en el área del Morro, en particular del
estrato herbáceo, proceso que permite integrar criterios para seleccionar adecuadamente la futura
cobertura vegetal del Morro. Las actividades realizadas incluyeron el inventario y clasificación
taxonómica de la mayoría de especies vegetales del Morro, la determinación del porcentaje de
cobertura y producción de materia seca de las especies más abundantes, así como la evaluación,
en parcelas in situ, del potencial fitorremediador de cuatro especies. Este grupo incluyó dos
actividades adicionales a las inicialmente contratadas con la entidad financiadora e interventora: El
establecimiento de un lote en el que se sembraron algunas especies arbustivas, y un ensayo al
nivel de vivero, con el fin de evaluar el potencial fitorremediador de tres especies bajo condiciones
semicontroladas.
Las actividades relacionadas con el área de Fauna incluyeron el muestreo, captura, identificación y
descripción de varios grupos representativos del grupo, entre los que se encuentran los artrópodos,
pequeños mamíferos voladores y aves. De manera simultánea a la identificación, algunos
especimenes del grupo de artrópodos y pequeños mamíferos voladores, fueron enviados al
laboratorio GDCON de la Universidad de Antioquia en la sede de investigaciones universitarias
SIU, para la determinación de contaminantes, en su gran mayoría metales pesados.
El presente estudio incluye también las conclusiones y recomendaciones para el diseño, ejecución
y monitoreo de obras de fitorremediación que contribuyan durante la fase de recuperación
ambiental del Morro de basuras.
A continuación se presentan las actividades en las áreas de flora, fitorremediación y fauna.
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3.2 FLORA
3.2.1 Antecedentes
Inventarios. Los inventarios de flora son generalmente enmarcados en complejos proyectos de
bioprospección y buscan la recopilación y sistematización de datos que permitan obtener un censo
y caracterización de la composición y variedad de las especies vegetales en un lugar determinado.
Como bioprospección, se entiende el proceso de conocer la composición, estructura, interacciones
y funcionamiento de la biodiversidad en un ecosistema. Dichos estudios se convierten en un
requisito importante para la misma conservación y uso sostenible de los recursos naturales y
ecosistemas. La realización de inventarios facilita el planteamiento de soluciones a los diversos
problemas que afrontan los ecosistemas (Haila y Margules, 1996).
Identificación taxonómica y colección en herbario. Con el fin de documentar de la manera más
acertada las especies vegetales de una región determinada, es indispensable incluir dentro de la
clasificación taxonómica de las especies, la participación de una autoridad competente. Dicha
identificación comprende los pasos de muestreo y codificación, envío al herbario, clasificación
taxonómica y expedición de número de referencia en el herbario seleccionado (Inbio, 2002).
Finalmente, cada espécimen clasificado taxonómicamente se conserva con código de referencia en
el Herbario seleccionado, dentro de una colección específica para el inventario en curso.
Producción de materia seca y cobertura de especies vegetales. La producción de materia seca y
cobertura de las especies vegetales presentes en una zona, son indicativas de la capacidad
productiva de los suelos, y para los propósitos específicos de este estudio, provee información
acerca del potencial fitorremediador de las especies en el Morro de Moravia.
Se entiende por biomasa la cantidad de materia orgánica viva acumulada por unidad de superficie
en un momento determinado. Se expresa como peso de materia seca por unidad de área (kg/m2,
ton/ha), o también como la materia seca en un ecosistema. Cuando se estudia la biomasa vegetal
de un bosque, se puede considerar tanto la masa viva (aérea y subterránea) como muerta (árboles
muertos en pie o caídos y la capa de hojarasca (Blandón, 2002). Para la estimación de la
producción de biomasa se utiliza una aplicación del principio del doble muestreo de Haydock y
Shaw (1975) que ha sido ampliamente utilizado para tal propósito en la determinación de la
productividad de las praderas. Para tal fin, se identifican zonas dentro del área total de las cuales
se obtienen muestras de la parte aérea de las plantas, mediante el uso de un marco de 0.25 m2. La
muestra así obtenida, se pesa y envía al laboratorio para la determinación del contenido de materia
seca. La muestra de biomasa se introduce en un horno a una temperatura de 60 a 70 °C hasta que
la biomasa registre un peso constante. La diferencia entre el peso inicial y final es el contenido de
humedad. El peso seco total de cada muestra se promedia y se utiliza para estimar la biomasa
seca total en cada lote.
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Para la determinación de la cobertura se han reportado varias metodologías para su muestreo y
cálculo. Dentro de las más utilizadas, se citan las metodologías descritas por Matteucci (1982) y
Martínez (2000).
Los resultados de cobertura permiten diferenciar los niveles de dominancia de una especie en un
área determinada. La Tabla 3.1 da una idea de las diferentes categorías para ubicar la dominancia
relativa de la vegetación estudiada.
Tabla 3.1. Abundancias relativas de especies vegetales.
Categoría
Abundancia relativa Descripción
1 Presente un único pie o ejemplar
2 Cobertura muy baja (5%)
3 Presente con baja cobertura (<25%)
4 Amplia cobertura pero no mayoritaria (<50%)
5 Una de las especies dominantes de la comunidad (>50%)
3.2.2 Metodología
3.2.2.1 Muestreo de especies vegetales en el Morro de Basuras.
Para realizar el inventario de las especies colonizadoras en el Morro, se recorrieron en su totalidad
los lotes que presentaban alguna cobertura vegetal. Posteriormente, los lotes se describieron con
el propósito de ordenar y codificar la toma de muestras para la clasificación taxonómica. En cada
lote se llevó a cabo una breve descripción en términos de dimensiones, localización de casas (por
localización visual, pues no poseían nomenclatura clara), tipo de suelo y pendiente entre otras. El
inventario intentó cubrir el 100% del área cubierta por especies vegetales herbáceas, reconociendo
que gran parte de la colonización del Morro es el resultado de la acción antropogénica, situación
que condicionó la metodología para la recolección, cuantificación de la cobertura y cálculo de
producción de materia seca.
3.2.2.2 Recolección de especimenes y envío al Herbario.
Las muestras de especies vegetales se codificaron de acuerdo al número del lote y al consecutivo
de especie vegetal colectada. Los especimenes se colectaron utilizando un método de recolección
manual. Una vez colectadas las muestras se prensaron inmediatamente, para lo que se colocaron
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en cartones, dentro de una hoja de periódico (29 x 37.5 cm), teniendo en cuenta que los individuos
estuvieran completos, con órganos relevantes visibles y que permitieran la observación de la
disposición, tipo y características del haz y envés de las hojas o folíolos (nervadura, pubescencia,
etc.), y visualizando las flores y/o frutos, de acuerdo a la metodología del INBIO. De cada
espécimen se realizó un registro fotográfico, y en la libreta de campo se anotaron las siguientes
características: Hábito de crecimiento y altura, descripción de la flor o inflorescencia, descripción de
las hojas y fruto entre otras características importantes. Se codificaron con el nombre de la persona
que recolectó y se enviaron al Herbario del Jardín Botánico Joaquín Antonio Uribe de la ciudad de
Medellín. Junto con las muestras, se enviaron también las notas que contenían la información
específica de cada planta (Figura 3.1). Una vez en el Herbario, las muestras se entregaron al
Biólogo Álvaro Cogollo, Director Científico del Jardín Botánico, quien fue el Coordinador de las
actividades de identificación taxonómica y asignación de código de referencia para cada una de las
especies. En breve, para el proceso de clasificación el material incluye el proceso de secado y
clasificación general por familia, y finalmente una clasificación mas detallada, hasta especie.
Código
4P10005
Fecha Recolección Marzo 26/08
Hábito de crecimiento Herbácea, enredadera
Floración Flores solitarias, en forma de
campana, de color morado claro
Descripción hojas Alternas, acorazonadas de borde liso
Observaciones Hojas maduras adquieren coloración
morada.
Figura 3.1. Ejemplo de la ficha de campo enviada con cada espécimen obtenido al HERBARIO
JOAQUÍN ANTONIO URIBE
3.2.2.3 Estimación de la cobertura de especies Vegetales.
Para dicha estimación se realizó una modificación de la metodología de los cuadrados de acuerdo
a Matteucci, 1982 y Martínez, 2000. La metodología de los cuadrados consiste en la elección del
tamaño del cuadrado (unidad de muestreo) y del número de cuadrados en área del terreno a
estudiar.
La estimación de la cobertura o superficie de proyección sobre el suelo de cada especie se realizó
mediante una subdivisión del cuadrado de muestreo (lote del Morro de basuras) en cuadrados más
pequeños que favoreció la objetividad del trabajo.
En cada uno de los lotes a ser muestreados, se realizó una estimación del área en m2, mediante el
uso de la cinta métrica, se cuadriculó visualmente el área y se estimó el porcentaje de cobertura de
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las especies más abundantes. Posteriormente se calculó el área (en m2) cubierta por las especies
más abundantes en cada uno de los lotes y en el Morro en general. Cabe anotar que el área
cubierta en m2 representa una aproximación numérica, que puede estar muy cercana al área
exacta, pero que por el procedimiento de medición de los lotes no fue del todo precisa.
3.2.2.4 Estimación de la producción de biomasa de las especies más abundantes en el
Morro
En algunos de los lotes, se llevó a cabo una recolección de material vegetal aéreo, de las especies
con mayor cobertura (se incluyeron las especies que estaban en un porcentaje de cobertura mayor
al 3%) para calcular la producción de biomasa por m2. Para la toma de la muestra se utilizó una
medida de área (un cuadrado de madera de 0,25 m2). Una vez determinada la muestra a colectar,
se procedió a colocar el cuadrado sobre la superficie del suelo, realizando cortes del material
vegetal limitado por el cuadrado, de forma manual con la ayuda de tijeras de podar. El material
cosechado se colectó y codificó en bolsas de papel con capacidad para 2 Kg, y se transportó
inmediatamente el laboratorio de Nutrición Animal de la Universidad Nacional, Sede Medellín, para
el procedimiento de secado. El material a secar se dispuso en bandejas de plástico y/o papel
periódico; el proceso de secado se llevó a cabo en un horno con circulación interna de aire, a una
temperatura de 60ºC, por un período de tiempo de tres días, para asegurar reducción máxima de la
humedad (Figura 3.2). El material vegetal se sometió a proceso de secado y posteriormente se
pesó, registrando todos los pesos de las muestras recolectadas. Cada muestra se tomó por
triplicado y se calculó la media aritmética. Los datos se reportaron como g/m2. No se trabajó con la
biomasa radicular debido a que este es un procedimiento muy costoso y dispendioso que requiere
tiempo, mano de obra y equipos superiores a los disponibles (Blandón, 2002).
Figura 3.2. Proceso de secado de material vegetal para determinación de biomasa
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Durante la fase de inventario de flora, se llevó a cabo un muestreo de suelo y especies vegetales
presentes en el Morro de Basuras, con el propósito de determinar la presencia de metales pesados
y otros contaminantes. Dicha metodología y resultados se citan en el numeral 3.3
3.2.3 Resultados
3.2.3.1 Identificación taxonómica.
La Tabla 3.2 reporta los nombres científicos y muestra el registro fotográfico de las especies
herbáceas y arbustivas presentes en el Morro de basuras al momento de realizar los muestreos.
En total, se identificaron 64 especies vegetales correspondientes a más de veinte familias
botánicas. Entre las familias más numerosas se cuenta a la Asteraceae, la Convolvulaceae, la
Cyperaceae y la Poaceae. Es importante notar que dentro de las leguminosas solo se encontraron
tres especies, dos de la familia Mimosaceae y una de la Fabaceae.
En su gran mayoría, las especies identificadas en el Morro de Moravia pertenecen al estrato
herbáceo, con muy pocas excepciones representadas en las especies Spathodea campanulata P.
Beruv., Ambrosia cumanensis Kunth, Ricinus communis L. y Leucaena leucocephala (Lam.) De
Wit.
Otra observación que debe considerarse es la presencia de gramíneas muy exigentes en fertilidad
de suelo, como Urochloa maxima (Pasto Guinea) y Cynodon dactylon (L.) Pers., especies que
además se encontraron entre las de mayor cobertura y producción de biomasa entre las
identificadas en el Morro de Moravia.
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Tabla 3.2. Nombre científico, familia y registro fotográfico de las especies presentes en el Morro de basuras de Moravia.
Tabla 3.3.
AMARANTHACEAE BIGNONIACEAE
Alternanthera albotomentosa Suess
Amaranthus spinosus L.
Spathodea campanulata P. Beruv
ASTERACEAE
Ambrosia cumanensis Kunth
Emilia coccínea (Sims) Sweet
Erechtites hieracifolia (L.) Raf
Gallinsoga ciliata (Raf.) Blake
Tagetes patula L
Conyza bonariensis (L.) Cong
Ageratum conyzoides L
Bidens pilosa L
Acmella oppositifolia (Lam.) Jansen
BRASSICACEAE CAESALPINIACEAE
Brassica campestris L.
Lepidium virginicum L
Senna occidentalis
CARICACEAE CHENOPODIACEAE CARYOPHYLLACEAE
Carica papaya L.
Chenopodium ambrosioides L.
Drymaria cordata (L.) Willd.
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COMMELINACEAE FABACEAE
Setereaceae purpurea
Commelina diffusa Burm. F
Crotalaria pallida Ait.
CONVOLVULACEAE
Ipomoea clavata (G. Don) Van
Oostroom
Ipomoea tiliacea (Willd.) Chass.
Ipomoea nil (L.) Roth.
CONVOLVULACEAE
Ipomoea purpurea (L.) Roth
CYPERACEAE
Cyperus ferax
Cyperus odoratus L.
Mariscus flabelliformis
CYPERACEAE CUCURBITACEA
Fuirena cf. umbellata Rottb.
Elateriopsis Oerstedii (Cogn.) Pitt.
Cucurbita maxima
EUPHORBIACEAE
Euphorbia heterophylla L.
Ricinus communis L.
Phyllanthus cf. niruri L.
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GERANIACEAE LAMIACEAE
Pelargonium cf. zonale (hibrido)
Leonotis nepetifolia (L.) R. ET Br
Stachys micheliana Briquet
LAURACEAE MALPIGHIACEAE NYCTAGINACEAE
Persea caerulea (Ruiz & Pavón) Mez
Bunchosia armeniaca (Cav.)DC.
Mirrabilis jalapa
MALVACEAE
Malvaviscus arboreus Cav.
Hibiscus sabdariffa
Malachra cf. alceifolia Jacq.
MALVACEAE MIMOSACEAE
Sida rhombifolia L.
Leucaena leucocephala (Lam.) De Wit.
Mimosa púdica L.
POACEAE
Cynodon dactylon (L.) Pers.
Eleusine indica (L.) Gaertn.
Sorghum halapense (L.) Pers.
Paspalum plenum Chase.
Pennisetum purpureum Schumach
Urochloa maxima (Jacq.) R. Webster
(sinónimo: Panicum máximum Jacq)
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PHYTOLACCACEAE PLANTAGINACEAE
Petiveria alliacea L.
Phytolacca icosandra L.
Plantago major L
POLYGONACEAE PORTULACACEAE
Polygonum punctatum Ell.
Polygonum segetum Kunth
Portulaca oleracea L.
SOLANACEAE
Brugmansia arbórea (L.) Lagerh.
Nicotiana tabacum L.
Pyysalis peruviana L.
SOLANACEAE VERBENACEAE
Solanum americanum L.
Nicotiana glauca Graham
Verbena litoralis Kunth.
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3.2.3.2 Cobertura de especies vegetales y producción de materia seca.
La Tabla 3.3 describe la cobertura calculada para las especies identificadas en el Morro de
basuras. Como se observa las especies más abundantes son el pasto guinea (Urochloa maxima) y
el cadillo (Bidens pilosa); de acuerdo a la clasificación por abundancia, estarían catalogadas como
especies presentes de baja cobertura, ya que ninguna de ellas alcanza una cobertura mayor del
50%. Asimismo, los valores de producción de biomasa (Tabla 3.4), fueron mayores para las
especies Urochola maxima y Pelargonyum cf. Zonale, con producciones de materia seca de 7 y 1
Kg/m2 respectivamente. En los Anexos, se encuentran las generalidades (clasificación taxonómica
y condiciones básicas de cultivo) de las especies de vegetales de mayor cobertura en el Morro)
Tabla 3.4. Cobertura de las especies vegetales presentes en el Morro durante los
meses de inventario
Especie Nombre vulgar Área cubierta (m2) Porcentaje cobertura
Urochloa maxima Pasto guinea 703,39 24,74
Bidens pilosa Cadillo 664,64 23,38
Cucurbita sp. Zapallo 258,00 9,08
Alternathera albotomentosa ND 139,77 4,92
Ipomoea tiliacea batatillas 124,36 4,37
Amarathus spinosus Bledo 110,38 3,88
Nicotiana tabacum Tabaco 92,46 3,25
Commelina diffusa azulina 90,95 3,20
Eleusine inidca Grama de
horqueta
70,20 2,47
Nicotiana glauca Tabaquillo 67,42 2,37
Cynodon dactylon ND 62,13 2,19
Gallinsoga ciliata Yuyo quemao 54,53 1,92
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Especie Nombre vulgar Área cubierta (m2) Porcentaje cobertura
Ipomoea nil Batatilla 51,67 1,82
Leucaena leucocephala Leucaena 37,18 1,31
Emilia coccinea Borraja 33,28 1,17
Sida rhombifolia Escoba negra 28,33 1,00
Cyperus ferax Cortadera 27,00 0,95
Ricinus communis Higuerilla 20,85 0,73
Lepidium virginicum Lentejilla de campo 17,27 0,61
Pysalis peruviana uchuva 16,51 0,58
Ageratum conyzoides ND 15,30 0,54
Chenopodium ambrosoides Paico 14,04 0,49
Carica papaya Papaya 13,00 0,46
Ipomoea clavata Batatilla 10,39 0,37
Verbena spp Verbena 9,77 0,34
Crotalaria pallida Cascabelillo 8,62 0,30
Polygonum segetum Barbasco 6,75 0,24
Portulaca oleracea Verdolaga 3,52 0,12
Senna occidentalis Hediondillo 2,63 0,09
Conyza bonariensis ND 1,80 0,06
Mimosa pudica Dormidera 0,88 0,03
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3-19
Especie Nombre vulgar Área cubierta (m2) Porcentaje cobertura
Plantago mayor Llantén 0,20 0,01
Tabla 3.5. Producción de materia seca (g/m2) de las especies vegetales de mayor presencia
en el Morro de Moravia durante los meses de inventario
Especie Promedio
Urochloa maxima 7395,96
Pelargonyum 1107,68
Leucaena leucocephala 470,40
Sida rhombifolia 442,30
Cynodon dactylon 341,86
Nicotiana tabacum 316,96
Nicotiana glauca 309,68
Alternathera albotomentosa 305,24
Amarathus spinosus 264,66
Bidens pilosa 251,97
Lepidium virginicum 238,76
Cucurbita maxima 231,49
Ipomoea tiliacea 225,56
Chenopodium abrosioides 195,69
Ipomoea nil 185,86
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3-20
Especie Promedio
Ageratum conyzoides 104,80
Commelina diffusa 80,96
Emilia coccinea 68,71
3.3 DETERMINACIÓN DE CONTAMINANTES EN MUESTRAS DE
SUELO Y VEGETALES
3.3.1 Antecedentes
Los principales contaminantes ambientales pueden clasificarse en dos grandes grupos: los metales
pesados y otros contaminantes.
3.3.1.1 Metales pesados
Los metales pesados están caracterizados por tener una densidad mayor a 5 g/mL y se clasifican
entre esenciales y no esenciales. Entre los esenciales se encuentran: cobalto: (Co), cobre (Cu),
cinc (Zn), hierro (Fe), manganeso (Mn), magnesio (Mg), molibdeno (Mo) y el níquel (Ni). Se les
denomina esenciales ya que las plantas requieren de algunos de estos elementos químicos, para
realizar funciones metabólicas como cofactores en la activación enzimático-específica o como
estabilizadores en moléculas orgánicas. Los metales pesados no esenciales son el mercurio (Hg),
cadmio (Cd), níquel (Ni), cromo (Cr), arsénico (As) y plomo (Pb), y reciban esa denominación ya
que las plantas no requieren de éstos y son tóxicos en concentraciones que superen los límites
permitidos. Algunas de los niveles máximos de concentraciones en enmiendas según la Norma
Técnica Colombiana (NTC, Norma Técnica Colombiana, 2003. 5167) son: As (11 ppm), Cd (39
ppm), Hg (17 ppm), Ni (420 ppm) y Pb (300 ppm).
En los sistemas biológicos existen metales en forma de cationes; estos cationes se encuentran
ligados a un gran número de especies (e.g., proteínas, aminoácidos entre otros) para formar
complejos metálicos (Arroyave, 2007).
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3-21
3.3.1.2 Disponibilidad de los metales pesados en el suelo
La capacidad de captación de los metales pesados por las plantas depende principalmente de las
características intrínsecas de la planta y de la proporción de metal que se halle en forma
disponible. Para la mayoría de los metales pesados, el pH, el potencial oxido-reducción, la materia
orgánica, la capacidad de intercambio catiónico y la textura del sustrato son los factores
dominantes que determinan su movilidad y biodisponibilidad.
Los metales pesados incorporados al suelo pueden seguir cuatro diferentes vías:
Retenidos en el suelo, ya sea disueltos en la solución del suelo o bien fijados por procesos
de adsorción, complejación y precipitación.
Absorbidos por las plantas
Volatilización
Movilización a las aguas superficiales o subterráneas (Sánchez, 2003)
3.3.1.3 Cuantificación de metales pesados mediante espectrofotometría de absorción
atómica
Esta técnica, a menudo conocida por las iniciales AA, es un método que utiliza comúnmente un
nebulizador pre-quemador (o cámara de nebulización) para crear una niebla de la muestra y un
quemador con forma de ranura que da una llama con una longitud de trayecto más larga. La
temperatura de la llama es lo bastante baja para que la llama de por sí no excite los átomos de la
muestra de su estado fundamental. Los métodos analíticos que se basan en la absorción atómica
son considerablemente estrechos (de 0,002 a 0,005 nm) y las energías retransición electrónica son
únicas para cada elemento. Esta técnica requiere de una lámpara distinta para cada elemento que
se analiza. La espectrofotometría de absorción atómica proporciona análisis cuantitativos de
metales en agua, sedimentos, suelos o rocas. (Las muestras se analizan en forma de solución, las
muestras sólidas se deben lixiviar o disolver antes del análisis). La espectrometría de absorción
atómica por vapor frío, se utiliza para el análisis de Hg debido a que a temperatura ambiente el
mercurio puede formar vapor atómico (Arroyave, 2007).
3.3.1.4 Límites permitidos de acuerdo a la literatura y normatividad de algunos países
A pesar que algunas normatividades han coincidido, en la gran mayoría de los países aún se
encuentran en discusión los límites de metales pesados y otros contaminantes, destacando que en
la Unión Europea dichos niveles son más bajos comparados con otros países. A continuación
(Tabla 3.6.) se presenta una compilación de datos obtenidos en la literatura, acerca de dichos
niveles permitidos.
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3-22
3.3.1.5 Otros contaminantes.
Dentro del grupo de este tipo de contaminantes se encuentran: PAHS (por sus siglas en inglés:
Polycyclic aromatic hydrocarbon), sulfuros, cianuros y bencenos entre otros. Los PAHS son
contaminantes orgánicos comunes, compuestos de anillos aromáticos de un solo tipo de átomo, se
consideran tóxicos, porque algunos de ellos son altamente carcinogénicos, como el benzopireno,
presente en el humo del tabaco; son representantes de este grupo el benzoantraceno y el indeno.
Los cianuros son moléculas compuestas de aniones de cianuro y otros elementos como hidrógeno,
cloro o sodio. Se considera letal cuando inhibe el complejo citocromo oxidasa, y por tanto se
bloquea la cadena transportadora de electrones. Los sulfuros son la combinación del azufre con
número de oxidación -2 y un elemento químico o con un radical. El sulfuro, representado (S2-)
recibe el nombre del elemento acompañante. El sulfuro de hidrógeno es un gas altamente tóxico.
Los bencenos (derivados de hidrocarburos poliinsaturados) son compuestos de fórmula molecular
general C6H6 y forma de anillo. Su toxicidad está relacionada con la inhalación o ingestión de
niveles muy altos de benceno muy altos, en donde se puede causar la muerte, mientras que
niveles bajos pueden causar somnolencia, mareo, alucinaciones, aceleración del latido del corazón
o taquicardia, por tanto el benceno y sus derivados, han sido reconocidos como carcinógenos en
humanos y otros mamíferos lactantes, (Arroyave, 2007).
Tabla 3.6. Niveles de contaminantes permitidos en diferentes países y legislaciones
Contaminante Fuente Límite permitido Referencia bibliográfica
Mercurio Alimento para ganado <20 ppm Veterinary record. 1985.116:443-444
Plomo Aceites vegetales Pescados Agua Tejido Vegetal Pastos
0.1 ppm 5.0 ppm 50 µg/L 30-300 ppm 119 ppm
Journal of Hazardous Materials 147 (2007) 947–953
Vegetales en general 0.3 ppm Veterinary and Human Toxiclogy 30:458-459 WHO/FAO Codex alimentarious commission, 2001
Cromo Suelos
50 ppm
Ecotoxicology and Environmental Safety 69 (2008) 513– 524
Vegetales en general 2.4 ppm WHO/FAO Codex alimentarious comission , 2001
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3-23
Contaminante Fuente Límite permitido Referencia bibliográfica
Cadmio Pastos, Máximo valor de Cadmio en pastos Valor de toxicidad en dieta de rumiantes
<2.4ppm 10.5 ppm 40 ppm
Journal of soil Siente, 1987. 38:421-431
Vegetales en general 0.06-18 ppm Environment International 2005. 31: 739– 753
Níquel Contenido de metales pesados en pasto
1-100 ppm Kabata-Pendias 1992
Contenido en suelos
60 ppm Ecotoxicology and Environmental Safety 69 (2008) 513–524
Vegetales en general 9.4 ppm WHO/FAO Codex alimentarious commission, 2001
3.3.2 Metodología
3.3.2.1 Tratamiento de la muestra
Secado: De las especies seleccionadas entre aquellas presentes en el Morro (por cobertura y/o
potencial fitorremdiador), y muestras de los horizontes A (0-20 cm), B (20-40 cm) de los suelos
para la siembra de especies seleccionadas y de lotes seleccionados al azar, se tomaron muestras
que se transportaron en bolsas de papel para el procesamiento de secado al ambiente. Como
muestra la Figura 3.3, el material fresco se depositó en bandejas de plástico y/o papel periódico y
se permitió el secado al ambiente por espacio de una semana. Terminado este periodo, las
muestras se empacaron (Figura 3.4) en bolsas ziplock o de papel y se enviaron al laboratorio
GDCON para el análisis de contaminantes. El procedimiento de secado al ambiente permitió la no
volatilización de mercurio, proceso que permitió la correcta determinación del contenido de este
metal en las muestras. Dentro de las muestras de suelo seleccionadas, se incluyó una muestra
externa al Morro de Basuras, tomada en el separador de la avenida Paralela (sentido sur-norte). De
allí también se tomó una muestra de Leucaena leucocephala. Estas muestras perimitieron la
comparación de contenido en muestras del sitio directo de contaminación y aquellas con con
menor influencia.
A continuación se describen las principales características de los lotes en donde se recolectaron
muestras de suelo. Lote 1: Este lote se caracterizó por una baja pendiente, sustrato nativo del
Morro y una gran exposición a lixiviados, ya que se hallaba cercano a un corte perpendicular
constituido por basuras expuestas al agua lluvia. Lote 2 arcilla: Este lote se caracterizó por una
pendiente media. En el lote se había depositado una capa de arcilla procedente de un área lejana
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3-24
al Morro de basuras. La capa de arcilla tenía aproximadamente 20 cms de profundidad. Este lote
no contaba con una alta exposición a lixiviados. Lote 2 nativo: Contiguo y de condiciones similares
al lote 2, excepto en el sustrato. Este lote contenía sustrato nativo. Lote 3: Lote media-alta
pendiente, en la cima del Morro. Baja exposición a lixiviados y consituido de material nativo. En el
horizonte superficial del lote se observaba gran cantidad de basura en estados inciales de
descomposición. Banquitas: Lote de pendiente media, co alta exposición a lixiviados, ya que
recibía efluentes del estrato superior. El lote externo, descrito anterioremente, estaba caracterizado
por un sustrato ajeno al Morro de Basuras, y contaba con pendiente 0. El lote de la casa 618 y de
la casa de la Sra. Mary, contaba con características similares al lote 2 nativo. El perfil de basuras,
como su nombre lo indica es un corte dentro del Morro, que expone las diferentes capas de basura
que fueron depositandose en la formación del Morro, contaba con una alta exposición a aguas
lluvias.
Figura 3.3. Proceso de secado al ambiente de las muestras vegetales y de suelo para determinación de contaminantes
Figura 3.4. Empacado de muestras para envío al laboratorio de contaminación ambiental GDCON.
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3-25
Una vez en el laboratorio GDCON, las muestras de vegetales y de suelo se codificaron y
mantuvieron a temperatura ambiente, hasta el inicio del proceso de determinación de los diferentes
contaminantes, siguiendo metodologías estándar, que se describen a continuación:
3.3.2.2 Determinación de mercurio (Hg)
El material seco al ambiente, se trituró manualmente y se pasó por un tamiz de 2mm, con el fin de
homogeneizar el tamaño de partícula. Se continuó con una digestión ácida, mezclando 0.5g de
muestra, 5ml de H2SO4, 5ml de KMnO4 y 15ml de H2O. La digestión del material se llevó a cabo en
baño maría a 60ºC. Después de digerido y a temperatura ambiente, el material se mezcló con
suficiente NH2OH, con el fin de decolorar la mezcla; la mezcla se filtró y al filtrado se le agregan 5
ml de ZnCl2. La solución resultante, es la que se utiliza para medir el contenido de Hg por medio de
espectrometría de absorción atómica.
3.3.2.3 Determinación de plomo (Pb), cromo (Cr), cadmio (Cd) y Níquel (Ni)
Para la determinación de estos metales pesados, el material se secó en la mufla a 100ºC por
espacio de 12 horas. Enseguida, se pasó por el tamiz de 2mm. 1g de material tamizado, se llevó
de nuevo a la mufla, con el propósito de obtener las cenizas de material (400ºC por 20 minutos). La
digestión ácida, se llevó a cabo mezclando 5ml de HNO3 y 5 ml de HClO4, a temperatura de
ebullición. La mezcla resultante se evaporó con el propósito de reducir el volumen y concentrar la
muestra. La mezcla se filtra y se lleva a un volumen final de 25 ml. La solución resultante, es la que
se utiliza para medir el contenido de estos metales pesados por medio de espectrometría de
absorción atómica.
Una vez las soluciones estuvieron listas para la lectura de AA, se llevaron al laboratorio de Análisis
Instrumental de la SIU, para la calibración y lectura de absorción, utilizando un espectrómetro GBC
932. Con el fin de corroborar la exactitud de los datos obtenidos, cada 6 muestras se inyectó un
estándar de concentración conocida. En la Figura 3.5 se muestra el momento de lectura en el
espectrómetro de una tanda de muestras del presente proyecto.
Figura 3.5. Determinación del contenido de metales por medio de espectrometría de absorción atómica
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3-26
3.3.3 Resultados
Contenido de metales pesados en suelo y muestras vegetales provenientes del Morro de basuras
de Moravia.
Las Tablas 3.6 y 3.7 muestran los resultados obtenidos en la determinación de metales pesados en
las muestras recolectadas en el Morro de Basuras.
3.3.3.1 Resultados en suelos
En total se analizaron 14 muestras de suelo, provenientes de 10 lotes en el Cerro. En 3 de estos
lotes, se tomaron dos muestras correspondientes a dos profundidades: 0-20 y 20-30cm de
profundidad.
Tabla 3.7. Contenido (ppm) de metales pesados en suelos muestreados del Morro de
Basuras de Moravia
Lote Muestreado Profundidad Hg Plomo Cromo Cadmio Níquel
1 0-20 2,09 3391,00 154,50 7,30 87,30
1 20-40 18,32 3062,00 40,80 6,44 121,70
2 arcilla 0-20 121,30 16,60 476,70 0,20 1679,00
2 arcilla 20-40 <LD 2,86 316,70 <LD 1689,00
2 nativo 0-20 1,70 4850,00 98,20 7,96 124,50
2 nativo 20-40 5,27 9624,00 162,60 8,37 116,70
3 0-20 13,43 3794,00 323,60 4,65 153,20
3 20-40 <LD 2471,00 154,60 8,28 134,80
Cima 0-20 NA 38,71 82,62 <LD 120,52
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Lote Muestreado Profundidad Hg Plomo Cromo Cadmio Níquel
Banquitas 0-20 NA 454,27 153,97 6,60 70,61
Externo 0-20 0,58 41,90 62,20 <LD 5,12
Casa 618 0-20 NA 1329,73 142,76 13,14 78,37
Perfil basuras 0-20 3,58 3079,00 17,90 6,63 86,40
Casa Sra. Mary 0-20 NA 597,71 60,79 4,85 45,84
<LD: el contenido de este metal en la muestra está por debajo del límite de detección del método
utilizado
Los resultados obtenidos de los análisis de suelo mostraron que todos los metales analizados se
encontraron en concentraciones más altas que los valores de máximos permitidos en la normativa
Colombiana y en algunos casos con el lote externo o de referencia. Esas altas concentraciones de
metales son producto de la disposición de diversos residuos durante más de una década.
En el lote externo, el contenido de mercurio, plomo y cromo estuvo dentro de los rangos normales.
Es importante observar que la concentración mas alta de mercurio (121.3 ppm) se encontró en el
horizonte superficial del lote de arcilla introducida y que el contenido de mercurio en los sustratos
nativos del morro fue mas bajo, yendo desde 0.58 a 18.32 ppm. Una situación similar se observó
con el contenido de níquel, del cual los valores mas elevados (alrededor de 1600 ppm en cada uno
de los horizontes) se presentaron en este mismo lote de arcilla, mientras que en muestras de suelo
nativo esos valores fueron mas bajos (45 a 153 ppm) y fueron solo 5.12 ppm en el lote de externo.
Por la naturaleza heterogénea del morro, las concentraciones de plomo, cromo y níquel variaron
dentro de un rango muy amplio de valores. Los valores de cadmio se presentaron en un rango más
estrecho, por lo que el valor de fue bajo. Sin embargo, de acuerdo a WHO (2007), una
concentración de 0.5 ppm de cadmio refleja contaminación antropogénica, por lo que no puede
subvalorarse la contaminación por este metal.
De acuerdo al contenido observado en los análisis, la abundancia relativa de los metales pesados
en el morro de Moravia se estableció en el siguiente orden Pb> Ni> Cr> Hg > Cd. Los resultados
anteriores ponen de manifiesto un grado de contaminación muy alta en los suelos del morro de
basuras, razón por la cual se recomienda iniciar procesos de control de contaminación a la mayor
brevedad posible.
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3-28
Tabla 3.8. Contenido de metales pesados (ppm) en muestras vegetales provenientes de lotes
del Morro de Basuras de Moravia
Especie Lote Hg Pb Cr Cd Ni
Alternathera albotomentosa
2 0,4218 3,2 86,3 <LD <LD
Banquitas 0,8094 1,03 68,4 <LD <LD
Cima 0,2432 2,8 68,4 <LD <LD
Bidens pilosa (cadillo)
2 arcilla 0,5798 5,3 263,7 <LD <LD
Banquitas 0,3587 9,9 84 <LD <LD
Cima 1,0208 3,2 139,1 <LD <LD
Carica papaya (Papaya) 2 0,44 <LD 56,3 <LD <LD
Commelina difusa (azulina) Banquitas 0,32 0,3 72,8 <LD <LD
Cucurbita maxima
(ahuyama, zapallo)
2 0,74 <LD 75,5 <LD <LD
Cima 0,20 3,05 <LD <LD <LD
Emilia coccinea (Borraja)
2 0,43 0,3 100,8 <LD <LD
Banquitas 0,90 8,5 61,3 <LD <LD
Cima 0,98 45,7 93,3 <LD <LD
Ipomoea cf trifida (Batatilla)
2 0,92 10,3 80,2 <LD <LD
Banquitas 0,36 12,4 30,4 <LD <LD
Ipomoea nil (Batatilla)
1 0,50 2,13 <LD <LD <LD
2 0,49 7,27 <LD <LD <LD
Casa 618 0,85 43,375 11,98 <LD <LD
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Especie Lote Hg Pb Cr Cd Ni
Lepidium virginicum
(lentejilla de campo)
2 0,51 34 80,4 <LD <LD
Banquitas 0,24 123,7 36,3 <LD <LD
Cima 0,89 42,2 29,6 <LD <LD
Leucaena leucocephala
Banquitas 0,25 5,80 69,6 <LD <LD
Cima 0,35 37,98 <LD <LD <LD
Externo 0,30 2,50 <LD <LD <LD
Urochloa maxima
(Pasto guinea)
1 0,89 2,6 78,0 <LD <LD
Cima 0,21 7,0 94,4 <LD <LD
Pelargonium (geranio) Casa 618 0,22 47,73 17,7 <LD <LD
Ricinus communis (Higuerilla) perfil basuras NE <LD 12,3 4,58 <LD
Fruto Tomate 2 0.21 4.2 27,0 <LD <LD
Fruto Tomate Cultivo hidropónico 0.13 <LD 26.9 <LD <LD
Cebolla Rama Casa Sra. Mary 0.71 2.6 52.9 <LD <LD
Cebolla Rama Cultivo hidropónico 0.30 8.3 44.1 <LD <LD
<LD: el contenido de este metal en la muestra está por debajo del límite de detección del método utilizado
NE: No examinado
Mercurio
En el caso de mercurio, se analizaron 8 muestras de suelo, provenientes de 6 lotes. Este número
de obedece a que inicialmente se observó que en la mayoría de las muestras analizadas, el
mercurio se presentó en niveles muy bajos, y que solo en las muestras de arcilla introducida al
cerro, se presentó un alto contenido de este metal.
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3-30
Los niveles de mercurio en las muestras de suelo analizadas se presentaron en un rango de 0.58 a
121.3 ppm. El suelo en el que se presentó el mayor contenido de mercurio, corresponde al lote en
el cual se depositó una arcilla introducida. Es de anotar que el contenido de mercurio se halló en
los primeros 20cm de profundidad, y a que mayor profundidad no se halló mercurio. Estos datos
parecen sugerir baja movilidad de mercurio a través de los horizontes superficiales en este lote,
aunque debe recordarse que la introducción de la arcilla es relativamente reciente.
El contenido de mercurio en los ―suelos nativos‖ solo mostró valores entre 0.58 y 18.32 ppm.
Cuando se compararon los valores de mercurio en los lotes 1 y 3, se observó un mayor contenido
de este metal a los 20-40 cm de profundidad. Sin embargo, en el lote 3 este patrón de acumulación
no se observó.
El menor contenido de mercurio se presentó en el lote externo al Morro, cuyo material parenteral
no es de la misma procedencia que del sustrato encontrado en el Morro. El contenido de mercurio
en ese lote correspondió a un contenido normal de mercurio en suelos agrícolas.
Plomo
Los valores observados en la concentración de plomo en el suelo variaron entre 2.86 y 9624 ppm.
El sustrato en el que se observó el mayor contenido de plomo corresponde al lote 2, constituido por
un sustrato nativo en las dos profundidades analizadas. En 3 de los cuatro lotes en los que se
analizaron las dos profundidades, se observaron contenidos de plomo mayores en la capa
superficial. Este mismo patron no fue observado en las muestras con mayor contenido de plomo
(9624: 20 - 40cm y 4850 ppm: 0-20 cm) provenientes del mismo lote (2 nativo). Los demás valores
obtenidos no pudieron correlacionarse de manera efectiva con las condiciones espaciales de los
lotes, ya fuera por pendiente o por exposición a carga de lixiviados, denotando que los valores
observados para este metal, corresponden a una distribución aleatoria, propia de una disposición al
azar de residuos de diferente procedencia durante la conformación del Morro. El sustrato de arcilla
introducida al cerro no presentó concentraciones altas de plomo (16.6 y 2.86 ppm para los
horizontes de 0-20 y de 20-40 cm respectivamente).
El suelo externo presentó 41.9 ppm de este metal, cantidad que se encuentra en el rango normal
de contenido de plomo para suelos agrícolas. Por su parte, las concentraciones de plomo
observadas en la mayoría de las muestras obtenidas en el Morro fueron muchísimo mas altas que
las consideradas como aceptables para suelos agrícolas.
Cromo
Los valores observados en la determinación de cromo variaron en un rango de 17.9 a 476.7 ppm.
Nuevamente, el sustrato de arcilla introducida mostró valores muy altos (476.7 y 316.7 ppm en
muestras obtenidas a los 0-20 y 20-40 cm de profundidad, respectivamente). Los sustratos nativos
del cerro presentaron valores entre 17.9 y 323 ppm. En 3 de los cuatro lotes donde se analizaron
dos profundidades, se observó que la capa de 20-40 contenía mayores cantidades de cromo que la
capa superficial. Sin embargo, este comportamiento no se observó en el lote 2 (nativo), donde
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3-31
ocurrió lo contrario. Los demás valores obtenidos presentan una leve asociación entre las
condiciones espaciales (pendiente o exposición a carga de lixiviados). Dicha asociación mostró que
los lugares de mayor pendiente y/o menor exposición a carga de lixiviados presentaron menores
cantidades de cromo.
El contenido de cromo en el suelo externo al cerro de basuras fue de 62.20 ppm, un valor alto, que
está por encima del rango de los valores normales para suelos agrícolas. Por su parte el contenido
de 11 de las 13 muestras de suelo obtenidas en el Morro fue más alta que el valor de 50 ppm
aceptado como limite máximo para suelos agrícolas.
Cadmio
Los valores observados en la determinación de este metal, variaron entre 0.20 y 13.14 ppm. Los
valores mas altos correspondieron a sustratos nativos del cerro de Moravia. Al correlacionar los
contenidos de este metal y la disposición de los lotes o sus exposiciones a lixiviados, no pudo
establecerse ninguna tendencia entre dichas características. El contenido de cadmio en el lote
externo al cerro de Moravia, estuvo por debajo del límite de detección del método utilizado.
Níquel
Los contenidos de níquel variaron en un rango de 5.12 a 1689 ppm. Los niveles mas altos de
níquel se presentaron en el sustrato de arcilla introducida al cerro. Los niveles de níquel en sustrato
nativo del cerro de basuras, variaron entre 45.84 a 153.2 ppm. Al igual que los con los demás
metales, no pudo establecerse una asociación entre los contenidos y las condiciones de los
diferentes lotes. El contenido de níquel en el suelo externo al cerro (5.12 ppm) se encuentra entre
el rango normal de contenido en suelos agrícolas. Por su parte, seis de las 11 muestras de ―suelo
nativo‖ tuvieron concentraciones de níquel mayores a 100 ppm, lo cual es indicador de un posible
riesgo ambiental por la presencia de este metal en Moravia.
3.3.3.2 Resultados en plantas.
En total se analizaron 28 muestras correspondientes a 11 especies herbáceas y 2 arbustivas (esto
es, excluyendo muestras de los vegetales comestibles, tomate y cebolla), colectadas en diferentes
lotes con características de pendiente y exposición a lixiviados diferentes. A excepción de la
especie Ricinus communis o higuerilla, (en la que no se determinó contenido de mercurio), se
analizaron los cinco metales pesados.
Mercurio
El contenido de mercurio varió entre 0.2 y 1.02 ppm. El mayor contenido de mercurio se observó en
la especie Bidens pilosa (cadillo, 1.02 ppm). Contenidos alrededor de 0.9 ppm se presentaron en
las especies Emilia coccinea (borraja), Ipomoea cf trifida (Batatilla) y Urochloa maxima (pasto
guinea). En las especie Cucúrbita maxima (ahuyama), proveniente del lote cima, se observó el
valor mínimo de mercurio.
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3-32
Al comparar el contenido de este metal en especies que fueron colectadas en diferentes lotes del
cerro de Moravia, se observó una alta variación. Por ejemplo, en la especie donde se observó el
mayor contenido de mercurio, Bidens pilosa, se encontraron 0.36, 0.58 y 1.02 ppm en muestras
obtenidas en los diferentes lotes. Cabe resaltar que el contenido de mercurio en las muestras
vegetales analizadas nunca fue menor al limite máximo (0.2 ppm) establecido para alimentos de
origen vegetal en la Unión Europea, lo cual es indicativo del problema de contaminación asociado a
este metal en Moravia.
Plomo
Los contenidos de plomo se presentaron en el rango de 0.3 a 123ppm, en las especies Emilia
coccinea (Borraja del Lote 2) y Lepidium virginicum (lentejillas del lote Banquitas) respectivamente.
La especie comestible Cucúrbita maxima (ahuyama), presentó dos valores muy diferentes, desde
límites no detectables a 3.05 ppm para los lotes 2 nativo y cima, respectivamente. Al igual que
mercurio, los datos obtenidos no pueden agruparse de acuerdo al lote de procedencia o especie
vegetal. Sin embargo, la especie Lepidium virginicum, colectada en tres lotes diferentes mostró
altos contenidos de plomo en los tres sitios (123.7, 42.2 y 34 ppm). La muestra de Leucaena
leucocephala proveniente del lote externo al cerro presentó una concentración de 2.50 ppm. Como
en el caso del mercurio, cabe resaltar que el contenido de plomo en las muestras vegetales
analizadas nunca fue menor al limite máximo (0.3 a 1.2 ppm) establecido para este metal en
alimentos de origen vegetal en Normativas como aquella de la Unión Europea, lo cual es indicativo
del problema de contaminación asociado a plomo en Moravia.
Cromo
La concentración de cromo en las muestras varió entre 11.9 y 263.7 ppm, valores muy altos, y por
encima de los estándares reportados (2.4 ppm, ver Tabla 3.5). La especie Bidens pilosa (cadillo)
registró los dos valores más altos de contenido de cromo (139.1 y 263.7 ppm).
Cadmio y Níquel
En ninguna de las muestras analizadas se detectaron niveles cuantificables de cadmio o de níquel.
Esto supone, que el níquel presente en el suelo, aunque a concentraciones altas, está en
condiciones de baja biodisponibilidad. Los contenidos de cadmio presentes podrían obedecer tanto
al bajo nivel de cadmio encontrado en las diferentes muestras de suelo como a una baja
biodisponibilidad.
Factores de Bioconcentración
El factor de bioconcentración (FBC) se define como la proporción del contenido total de un metal
en la planta respecto al contenido total del mismo en el suelo. Es posible que estos FBC
sobrepasen la unidad, sucediendo esto en plantas definidas como bioacumuladoras de metales
pesados. Para los cálculos mostrados en esta sección se compararon las concentraciones de
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metales pesados encontradas en las diferentes muestras vegetales con los contenidos de metales
pesados en los primeros 20 cm de suelo del lugar donde dichas muestras fueron recolectadas.
Mercurio
Los FBC calculados mostraron que las especies Leucaena leucocephala, proveniente del lote
externo al cerro de Moravia, Urochloa maxima (pasto guinea) e Ipomoea nil o batatilla provenientes
del lote 1, presentaron valores cercanos a 0.25 y 0.50, indicando que la biodisponibilidad de este
metal es del 25% y 50% de su contenido total en el suelo. Sin embargo, al analizar el FBC de todas
las muestras se observa que solo en estas tres muestras de las once evaluadas dicho valor fue
mayor que 0.2, sugiriendo una baja biodisponibilidad de este metal en el suelo de Moravia.
Plomo
En el caso del plomo, el metal pesado con más altas concentraciones en los suelos de Moravia, los
valores de FBC variaron entre 0.001 y 2.05. Los valores mas altos se presentaron con la especie
Lepidium virginicum (lentejilla de campo), procedente del lote de la arcilla (2.05) y cima (1.08). El
cálculo de los FBC demostró que en ocho de las veinticinco muestras analizadas, las plantas están
absorbiendo al menos 20% del contenido del metal en el suelo. Por el otro lado, en las restantes 17
muestras la absorción de plomo fue muy baja, lo cual podría deberse al tipo de planta evaluada.
Sin embargo, debe reconocerse, que comparada con su presencia en los ―suelos nativos‖, la
disponibilidad de plomo fue baja para las plantas, lo cual muy probablemente obedezca al pH
neutral de esos suelos, calculado en valores cercanos a 7.0, por el laboratorio de suelos de la
Universidad Nacional.
Cromo
En el caso de este metal, los valores de FBC en 16 de las 23 muestras evaluadas fueron mayores
que el 20%, indicando que la biodisponibilidad de este metal es la mayor de los metales analizados
en el estudio. De acuerdo a los FBC calculados, las especies Bidens pilosa (cadillo) Urochloa
maxima (pato guinea) y Emilia coccinea (borraja) están acumulando grandes cantidades de cromo
en sus tejidos, con un porcentaje de absorción mayor al 100%, siendo la especie B. pilosa la
especie más exitosa en la extracción de este metal.
Teniendo en cuenta el número de muestras en las que el FBC es mayor a 0.2, se pudo establecer
que la relación de absorción, a nivel general de todas las muestras estudiadas y a través de los
lotes muestreados es Cr>Pb>Hg>Cd>Ni.
En cuanto a las muestras de vegetales comestibles, es preocupante el alto contenido de plomo y
más aún de cromo, tanto en las muestras colectadas en el cultivo hidropónico, como en el sustrato
del Morro. Esta observación corrobora la necesidad de detener y evitar futuros cultivos de plantas
comestibles en el área de Moravia.
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3.4 FITORREMEDIACIÓN
3.4.1 Antecedentes
El termino fitorremediación, proveniente de las raíces phyto: planta y del sufijo latino remedium,
enmienda o remedio. La fitorremediación se conoce como el proceso mediante el cual se hace
―limpieza del ambiente‖ utilizando plantas y sus microbios asociados. Este procedimiento ha venido
ganando aceptación durante los últimos diez años, ya que es una tecnología no invasiva,
alternativa y complementaria a los métodos de remediación convencionales. La fitorremediación se
basa en el uso de procesos naturales existentes en los cuales la planta y/o su rizósfera degradan
y/o secuestran los contaminantes tanto orgánicos como inorgánicos. El proceso de limpieza puede
ser utilizado para sustratos sólidos, líquidos y gaseosos. En distintos lugares del planeta ya se han
reportado casos exitosos de fitorremediación de bases militares (TNT, metales), sitios
contaminados por derivados de la agricultura como herbicidas, pesticidas, plantas industriales y de
tratamiento de madera, entre otros, (Pilon-Smith, 2005).
Dentro de las ventajas de su uso, se cita la popularidad de esta metodología en los gobiernos y
agencias financiadoras durante la última década, debido principalmente a que parte de su
eficiencia depende de la energía solar, característica que hace de esta tecnología 10 veces mas
económica que procesos de remediación basados en ingeniería, y el público en general la asocia a
procesos ―verdes‖ de limpieza (Glass, 1999).
Como desventajas de la fitorremediación se citan el posible bajo nivel de adaptación de las plantas
a suelos contaminados, la necesidad de realizar enmiendas de suelo para permitir el crecimiento
de la especie y la limitación misma de la eficiencia del proceso por el crecimiento y habilidad de las
raíces para alcanzar el contaminante. Finalmente, el proceso es lento, tomando un período extenso
en años (Flechas, 2003).
Las plantas que se incluyen en el proceso de fitorremediación, pueden ser utilizadas para la
estabilización, extracción, degradación o volatilización de los contaminantes. En el proceso de
fitoextracción, las plantas acumulan los contaminantes en sus tejidos; posteriormente se cosecha el
material vegetal que puede ser utilizado con fines no alimenticios, como la industria y el mismo
reciclaje de metales de valor, Chaney et al, 2000. De otra parte, las plantas pueden facilitar el
proceso mismo de degradación de contaminantes orgánicos mediante la interacción de éstos con
la microbiota de su rizósfera, caso en el que se habla de rizodegradación, o a través del uso de
fitoenzimas, cuando el proceso involucrado es la fitodegradación. Si los contaminantes, una vez en
la planta se volatilizan el proceso se denomina fitovolatilización (Pilon-Smith, 2005).
Uno de los conceptos que ha recibido mayor atención dentro de la fitorremediación es la
biodisponibilidad del contaminante que se quiere tratar. Como se indicó anteriormente, los
contaminantes deben estar en contacto con el área de raíces de la planta, y por tanto la
biodisponibilidad del contaminante es importante para la eficiencia del proceso. De acuerdo a
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Bromilow (1995), la biodisponibilidad depende de las características químicas del contaminante, las
propiedades del suelo, las condiciones ambientales, y la actividad biológica. En el caso del
contaminante, priman las condiciones de hidrofobicidad (aquellas moléculas con alto índice de
hidrofobicidad están fuertemente ligados a la fracción orgánica del suelo y por tanto no se
disuelven en la solución acuosa del mismo) y la volatilidad (propiedad que mide la tendencia de un
compuesto a la partición relativa entre el agua y el aire).
(Briggs et al., 1995), mencionan que la absorción de contaminantes hecha por las raíces de las
plantas es un proceso diferencial para contaminantes orgánicos e inorgánicos. Para el transporte
de los contaminantes orgánicos (de origen antropogénico) las plantas no cuentan con
transportadores en sus membranas celulares, por lo tanto este tipo de contaminantes tienden a
moverse por difusión y dependen de las propiedades químicas para disolverse y transportarse a
través de los tejidos. En contraste, los compuestos inorgánicos son absorbidos a través de
procesos biológicos de las plantas por medio de procesos de transportadores proteínicos en las
membranas celulares. Este tipo de transportadores son naturales a la fisiología de las plantas, ya
que los compuestos inorgánicos son para ellas nutrientes comunes como nitratos, fosfatos, cobre,
zinc, etc o son químicamente similares a dichos nutrientes (Marschner, 1995).
3.4.1.1 Plantas fitorremediadoras
Como resultado de la evolución y adaptabilidad de las plantas a la concentración de metales y
otros contaminantes, estas plantas han desarrollado tres estrategias básicas para su éxito
biológico. Las plantas que excluyen los metales son aquellas que utilizan diferentes rutas para
prevenir la entrada de los contaminantes a sus órganos aéreos a pesar que en sus raíces
acumulen gran cantidad de contaminantes (Baker y Walter, 1990). Las plantas indicadoras de
metales acumulan estos compuestos en sus órganos aéreos y por lo general se toman como un
indicador de los niveles de esos mismos contaminantes en el suelo. Las plantas acumuladores
pueden concentrar metales en sus órganos aéreos en niveles que exceden aquellos presentes en
el suelo o en las plantas no acumuladoras cercanas. Se ha propuesto que una planta que
contienen mas del 0.1% de Ni, Co, Cu, Cr o Pb en sus hojas (en base a materia seca) sea
denominada hiperacumuladora, sin importar el metal o metales que concentre (Memon et al, 2001).
En la Tabla 3.8 se describen los estudios que han sido realizados para la evaluación del potencial
fitorremediador de diferentes especies vegetales. El número se incrementa constantemente,
demostrando el auge que tiene el tema entre la comunicad de científicos y personas interesadas en
los procesos de fitorremediación. La diversidad y objetivos de dichos estudios demuestran también
que es un tema que evoluciona para mejorar las técnicas y profundizar en la eficiencia que puede
tener el proceso de fitorremediación.
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Tabla 3.9. Especies vegetales reportadas en diferentes estudios por su potencial
fitorremediador
Especie Fitorremediadora Estudio Contaminante Familia
Alternanthera philoxeroides Liu et al, 2007 Cd,Pb,Zn Amarantaceae
Conyza dioscorides Abou-Shanab, et al, 2007 Zn, Cu y Pb Asteráceae
Alyssum lesbiacum Singer, et al, 2007 Ni Brasicaceae
Armeria maritima Olko, et al, 2007 Pb, Zn Brassicaceae
Brassica juncea (mostazilla) Moreno, Shekhar; Cao
et al, 2008
Hg, Cd, uranio Brassicaceae
Brassica napus (nabo o
canola)
Grispen, et al, 2006 Cd Brassicaceae
Lepidium sativum
(mastuerzo)
Maila, et al, 2002 As Brassicaceae
Thlaspi caerulescens Epelde, L, et al, 2008 Brassicaceae
Chenopodium amaranticolor Eapen, et al, 2002 U Convolvulaceae
Ipomoea aquatica (Batatilla) Cai, et al, 2007 Cd,Cu,Pb Convolvulaceae
Brassica oleracea var. Italica
(colza)
Lyi et al, 208 Cd Crucíferaceae
Cyperus alternifolius Cheng, 2002 Cd, Pb, Zn, Cu Cyperaceae
Acacia saligna Orlic, 2002 Zn, Pb Fabaceae
lupinus albus Page, 2006 Zn, Mn, Co, Cd Fabaceae
Pelargonium Arshad, M, et al, 2008 Pb Geraniaceae
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Especie Fitorremediadora Estudio Contaminante Familia
(Geranio)
Elsholtzia splendens Jiang, et al, 2004 Cu Lamiaceae
Hyptis capitata (cabezona) Nedelkoska, 2000 Cd Lamiaceae
Allium schoenoprasum Barazani, 2004 Cd Liliaceae
Arabidopsis thaliana Battke, 2008 Hg Plumbaginaceae
Arundo donax L. Papazoglou, 2005 Cd, Ni Poaceae
Brachiaria decumbens Santos, 2006 Cd, Zn, Pb Poaceae
Cynodon dactylon Abou-Shanab, et al, 2007 Zn, Cu, Pb Poaceae
Leersia hexandra Zhang, X, et al, 2007 Cr Poaceae
Urochloa clandestinum L.) Sankaran, 2007 Cd Poaceae
Paspalum notatum Xia, 2004 Cd,Pb Poaceae
Pennisetum glaucum Xia, 2004 Cd,Pb Poaceae
Pennisetum purpureum
(Pasto elefante)
Xia, 2004 Cd,Pb Poaceae
Sorghum bicolor Marchiol, et al, 2007 Cd, Co, Cu, Zn Poaceae
Zea mays (maíz) Lin, et al, 2008 Cu Poaceae
Populus alba Domínguez, M et al,
2008
Salicaceae
Salix viminalis Lewandowski, et al, 2006 Cd Salicaceae
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Especie Fitorremediadora Estudio Contaminante Familia
Nicotiana tabacum (Tabaco) Nedelkoska, et al, 2000 Cd y Cu Solanaceae
Solanum nigrum L.(hierba
mora)
Sun, 2008 Cd Solanaceae
Tamarix africana Domínguez, M et al, 2008 Tamaricaceae
Tamarix smyrnensis Manousaki, E et al, 2008 Cd Tamaricaceae
Urtica dioica (ortiga) Notten, Zn, Cu, Cd, Pb Urticaceae
Las plantas metalofitas han desarrollado mecanismos biológicos que les permiten sobrevivir en
suelos ricos en metales, tanto naturales (suelos serpentiníticos o ultramáficos) como
antropogénicos. La mayoría consigue su tolerancia restringiendo fisiológicamente la entrada de
metales a las raíces y/o el transporte hacia las hojas. Algunas especies, sin embargo, presentan
mecanismos extremadamente especializados que les permiten acumular o "hiperacumular"
metales (como Cd, Co, Ni y Zn) en sus hojas, hasta alcanzar concentraciones superiores al 2% en
base a su materia seca: son las denominadas "plantas hiperacumuladoras" (Kidd et al.,2007)
niveles máximos medios tolerados por el ganado (100 a 300 mg/kg y 500 a 1000 mg/kg sobre
materia seca para Cu y Zn, respectivamente (Cuevas et al, 2004)
La existencia de plantas hiperacumuladoras de metales pesados se conoce desde antiguo, pero la
idea de cultivarlas para extraer los contaminantes del suelo (fitoextracción natural) es relativamente
reciente. Hasta la actualidad, se han identificado aproximadamente 400 especies
hiperacumuladoras, distribuidas entre 45 familias, lo que representa sólo un 0,2% de las
angiospermas. A continuación se presenta una revisión bibliográfica de las familias y especies de
las cuales se han reportado como fitorremediadoras.
Brassicaceae
La familia Brassicaceae (brasicáceas), antiguamente llamadas crucíferas, son plantas
angiospermas, desde anuales hasta perennes, raramente subarbustos. Existen unas 3000
especies, repartidas por todo el mundo, aunque más abundantes en las regiones templadas y frías.
Dentro de esta familia se encuentran las hiperacumuladoras de Ni (Kidd et al., 2007).
El género Alyssum comprende plantas anuales y perennes, plantas herbáceas ó más raramente
arbustos pequeños, alcanzando de 10 a 100cm de altura, con hojas oblongo ovoideas y flores
amarillas ó blancas (rosas a púrpuras en unas pocas especies) uno de los géneros más
representados. La fitoextracción es utilizada por estas plantas para extraer los metales del suelo y
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3-39
acumularlos en la biomasa aérea. Tras su cosecha, los restos vegetales pueden ser reciclados o
confinados de forma poco costosa, por lo que constituye una estrategia económica para la limpieza
de suelos contaminados por metales pesados.
En estudios realizados se con plantas del genero Alissum modificadas genéticamente, se encontró
que podían acumular Ni en hojas, oscilando las concentraciones entre 1.800 y 31.200 mg/kg, con
la reproducción de líneas parentales seleccionadas de las dos especies de Alyssum, estos autores
consiguieron concentraciones de Ni en hoja de hasta 22.000 mg/kg
También hay reportes variaciones natural (no modificadas) en este género Alyssum que son
bioacumuladoras. Hay resultados que indican diferencias de 17 veces en la hiperacumulación de Ni
dentro de la misma población de A. serpyllifolium subsp. lusitanicum (denominada Samil): la
concentración de Ni en hojas oscila entre 1.800 y 31.200mg/kg. En las especies de A. murale y A.
corsicum, las concentraciones medias de Ni en hoja oscilan entre 4.200 y 20.400 mg/kg
respectivamente. Variaciones similares (entre 4.000 y 21.000 mg/kg) fueron encontradas en nueve
poblaciones diferentes de A. bertolonii (Galardi et al., 2007).
Esta diversidad genética se puede explotar a través de la reproducción tradicional de plantas para
conseguir hiperacumuladoras mejoradas que presenten una mayor productividad y capacidad de
acumulación metálica, lo que permitiría extraer anualmente una mayor cantidad de metales
(eficiencia de la fitoextracción) que las plantas silvestres. (Kidd, et al, 2007) Alyssum lesbiacum en
un estudio de fitoextracción bajo condiciones de invernadero sembrando en 40 columnas de suelo
contaminado con Ni en solución los resultados obtenidos mostraron que Alyssum lesbiacum
acumula en raíz (88,55 mg/Kg) (Singer et al., 2007).
Arabidopsis thaliana
Esta planta común en los cinco continentes es escasa en América del Sur, Asia y Canadá. En la
Península Ibérica se encuentra en todas las provincias y su hábito de crecimiento en campo es en
bordes de los caminos, terrenos sueltos y secos. Es endémica de Europa, Asia, noroeste de África,
islas Británicas, sur de Azores y Marruecos, este de Japón. La importancia de esta planta radica en
que es muy utilizada para la experimentación genética, se descubrió el número de cromosomas de
la Arabidopsis thaliana: 2n = 10; sugiriendo el potencial para la experimentación genética, entre
otras razones por la brevedad de de su ciclo vital.
Actualmente se dirigen estudios con el fin de obtener un aumento de la productividad y de su
capacidad de descontaminación de los suelos con metales pesados a través de la selección y
reproducción de cultivares. Un experimento realizado bajo condiciones de laboratorio con A.
thaliana y un mutante vtc 1-1, con deficiencia en síntesis de ascorbato y un mecanismo de
fitorreducción de Hg (II), en semillero de invernadero fueron crecidas las plántulas y luego
trasplantadas a un sistema hidropónico expuestas a Hg (II), a partir de estos experimentos, se
registró un flujo de 12,8 µg Hg0/h/m2 a través de la planta suelo raíz, estimada en una exposición
de estas a 20 lm Hg (II). El mecanismo de detoxificación de la planta es por reducción –
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volatilización del mercurio, los autores concluyeron que este mecanismo es importante para la
detoxificación del Hg por emisión atmosférica; la eficiencia de este proceso resulta de la
combinación de transferencia, transformación bioquímica de iones de mercurio y vapor de
mercurio. (Battke et al., 2008).
Brassica juncea
Esta planta pertenece al género Brassica de la familia de las Brassicaceae. El género es
destacable por incluir muchas e importantes especies cultivadas de agricultura y de horticultura.
Incluye varias malezas, tanto taxa salvajes como de escapes del cultivo. Hay más de 30 especies
silvestres e híbridos, y numerosos cultivares adicionales e híbridos de origen cultivado. Muchas son
anuales o bienales, y algunas son pequeños arbustos. El género es nativo del oeste de Europa, del
clima mediterráneo y regiones templadas de Asia. Además de las especies cultivadas, que se
producen mundialmente, muchas de las especies silvestres son malezas, especialmente en
Norteamérica, Sudamérica y Australia. En algunas especies casi todas las partes son comestibles,
incluyendo la raíz (colinabo, Brassica rapa), tallos (kohlrabi), hojas (repollo, col de Bruselass),
flores (coliflor, brócoli), y semillas (mostaza, oilseed Brassica rapa). Algunas formas con follaje
blanco o púrpura o cabezas florales, crecen como ornamento. Las especies de Brassica son
consumidas por la larva de un número de especies de Lepidoptera.
La especie Brassica juncea en particular, conocida como mostaza india (indian mustard), mostaza
marrón y de hoja, mostaza Sarepta es una hierba anual, glabra o algo pubescente, más o menos
glauca, erecta, algo ramificada. Su tamaño es aproximadamente de 30 a 130 cm, tallo cilíndrico y
glauco (con una capa de cera), ramificado las hojas inferiores con pecíolos largos, de 10-25 cm de
largo, lirado-pinnatifidas, irregularmente dentadas, con el lóbulo terminal más grande u ovado;
lóbulos laterales menores y escasos; hojas superiores con o sin pecíolos, alternas, oblongo-
elípticas, lanceoladas o lineares, mucho más pequeñas, con uno o dos lóbulos laterales y pocos
dientes; la base atenuada. Inflorescencia racimos de hasta 30 cm; Flores amarillas, 1.2cm o más
en diámetro, pedicelos de 7-15 mm; frutos y semillas pedicelos delgados, 1-1.5cm de largo, silicuas
glabras y cilíndricas, extendidas a erectas, pero no adpresas, de 3-6 cm de largo, con un pico
delgado y sin semillas, no mayor de 1/3 del fruto. Semillas globulares, de 1.5-2 mm en diámetro,
café oscuro, con dibujo reticulado puntiforme.
Dentro de los estudios de fitorremediación, esta especie ha sido ampliamente documentada, en
estudios in situ e invernadero.
El estudio realizado por Eapen, et al, (2003) fue desarrollado mediante la transformación genética
de B. juncea, mediante Agrobacterium rhizogenes. Dicha transformación se realizó con el propósito
de hacer más eficiente la extracción de metales por la raíz, la cual extrae uranio de una solución de
concentración de hasta 5000 mm. Los resultados indicaron que las raíces pueden eliminar el uranio
de la solución acuosa en un corto período hasta del 20-23% (1000 – 1150 µM)
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En un estudio realizado con esta misma especie, se evaluó la fitofiltración como un enfoque
rentable para el tratamiento de Hg de desechos de aguas contaminadas. Se investigo la
eliminación de Hg de soluciones de mostaza india, cultivadas en condiciones hidropónicas con
soluciones que contenían concentraciones de Hg de 0 a 10 mg / L. Las plantas fueron cerradas en
cámaras de volatilización de gas para evaluar el efecto de las concentraciones de Hg en la planta
de transpiración, la acumulación y volatilización. Se encontró que la raíz del sistema de B. juncea
emite Hg predominantemente como la elemental Hg (0) forma de vapor y la eficiencia de la
recuperación de Hg utilizando el sistema de captura promedio fue más del 90%. Sin embargo, los
vapores de Hg (0) eliminados por las raíces puede tener efectos ambientales imprevistos (Moreno,
2008)
Otra especie dentro del mismo género, Brassica napus también conocida como canola o nabicol,
es una planta de cultivo con flores de color amarillo brillante. Se cultiva por todo el mundo para
producir forraje, aceite vegetal para consumo humano y biodiésel. Los principales productores son
la Unión Europea, Canadá, Estados Unidos, Australia, China y la India
Uno de los estudios que se llevó a cabo sirve como base potencial de la fitoextracción de Brassica
napus (canola) crecido en un suelo contaminado con varios metales. Los niveles extraídos por
rizofiltración para diferentes órganos en ppm fueron: en tallo: Cd (12,6), Cr (0,77), Cu (23,6), Ni
(4,12), Pb (5,48), Zn (1305); Raíz: Cd (23,5), Cr (82,5), Cu (414), Ni (45,7), Pb (472), Zn (5983),
(Marchiol, et al, 2004)
Otra especie de la familia Brassicaceae, Cardaminopsis halleri, creciendo en una antigua fundición
de metales. El estudio reportó las concentraciones de Zn, Cd, Pb, Cu. Para el caso de Zn y Cd, se
encontraron mas de 20000 y 100 ppm respectivamente, lo que indica hiperacumulación de estos
elementos (Dahmani-Muller et al., 2000)
La especie Lepidium sativum, también denominada mastuerzo, es una planta de tamaño pequeño
muy empleada en las ensaladas. Se encuentra frecuentemente cerca de los caminos en las
fuentes y las orillas de los ríos.
En Nueva Zelanda se llevó a cabo un estudio para determinar la acumulación de arsénico en L.
sativum y se encontró que la concentración de arsénico en el agua y los berros superaron los
límites vigentes permitidos de acuerdo a la Organización Mundial de la Salud (0,01 y 2 ppm
respectivamente) El promedio de concentraciones de hojas y tallo de arsénico en la planta fueron
respectivamente, 29.0 y 15.9 ppm en base peso fresco (Robinson et al., 2003).
Thlaspi caerulescens
Esta especie perteneciente al género Thlaspi es endémica del oeste de Norteamérica, Texas,
Colorado, Wyoming y Montana. Es una pequeña planta herbácea que tiene una pequeña roseta
basal de la que crecen uno o varios cortos tallos sin ramas que tienen pequeñas hojas que finalizan
en un denso racimo de diminutas flores blancas.
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO
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3-42
Además de ser una planta silvestre, T. caerulescens ha sido citada por tener la propiedad de
absorber cadmio con muy buenos resultados y según algunas instancias, también absorbe el zinc.
La mayoría de los estudios con esta planta también se han centrado en el estudio de sus genes
cuyos productos son proteínas que participan en la absorción y la acumulación de metales. Las
plantas hiperacumuladoras naturales como Thlaspi caerulescens, o Alyssum lesbiacum han sido
estudiados por biotecnólogos que tienen como objetivo evaluar los fenómenos de quelación y
transporte de metales como dos procesos claves para el éxito de fitorremediación. En estudios se
ha encontrado que Thlaspi caerulescens acumula 1618 mg/kg de Cd y una alta producción de
biomasa (Van et al, 2007).
Poaceae
En general las especies de esta familia son hierbas, si bien pueden ser leñosas como los bambúes,
tropicales, cespitosas, rizomatosas o estoloníferas. Por la duración de su ciclo de vida pueden ser
anuales, bienal o perennes.
Dentro de esta familia, se señala la especie Brachiaria decumbens, que es una gramínea
estolonifera altamente productiva, adaptada a un amplio rango de suelos bien drenados en las
áreas húmedas tropicales. No tiene mayores problemas de plagas y enfermedades. La especie se
adapta al cultivo intensivo. No existen distinciones precisas entre las diferentes especies de
Brachiaria usadas comúnmente en las praderas, y se requieren estudios detallados sobre las
variaciones morfológicas y agronómicas.
Santos et al., reportan un estudio en el que utilizaron dos agentes quelantes (EDTA y EDDS) para
inducir la fitoextracción y además un cultivar con alta producción de biomasa para la limpieza de
metales pesados de suelos contaminados. Entre los resultados del estudio se encontró que el
agente EDTA, fue más eficaz en la solubilización de metales en el suelo, sin embargo el EDDS
aunque menos eficiente fue a su vez menos perjudicial para el medio ambiente. B. decumbens es
capaz de crecer en los suelos contaminados con metales, sin mostrar síntomas visibles de
fitotoxicidad, lo que sugiere su tolerancia al metal, indicando que puede ser utilizada para
fitoextracción. En este mismo estudio se encontraron las siguientes concentraciones: en tallo Cd,
Zn y Pb: 1.3, 5 641, 11.8 mg/kg respectivamente. En Raíz Cd, Zn y Pb: 26.4, 5481, 68.6 mg/kg
respectivamente.
En un estudio reportado por Mant et al., (2006) se evaluaron tres especies para la remoción de
cromo en aguas residuales de la industria de procesamiento del cuero, se incluyó la evaluación de
Penisetum purpureum, Brachiaria decumbens y Phragmites australis sembrados en cultivos
hidropónicos con la finalidad de determinar el potencial de fitorremediación en soluciones con
concentraciones de 10 y 20 mg/dm-3 de cromo. Todos los sistemas lograron eficiencias de
remoción 97-99.6% dentro de las primeras 24 horas. P. purpureum y B. decumbens eliminaron
78,1% y 68,5% respectivamente en la primera hora.
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3-43
P. purpureum y B. decumbens mostraron ser tolerantes a las concentraciones de cromo aplicado y
P. purpureum mostró el mayor potencial debido a su rápido crecimiento y mayor biomasa logrando
una mayor eliminación de cromo durante todo el período de tiempo del experimento (Mant et al,
2006)
Otra especie de la familia de las Poaceae es el Sorghum bicolor, reportada en un estudio para
evaluar la absorción de metales en los diferentes órganos de la planta. Los resultados del estudio
reportaron concentraciones de metales (ppm) en la raíz: As 67.5, Cd 18 1.75, Co 9.42, Cu 3 594,
Pb 121 60.1, Zn 26 265, (Marchiol et al., 2007).
El potencial fitorremediadior de la especie Zea mays L, se evaluó en una experiencia de campo de
dos años de duración para estudiar la absorción y la distribución de metales pesados (Cu, Zn, Ni,
Cd, Pb y Cr) en plantas de maíz cultivadas en un suelo calcáreo que fue enmendado con diferentes
dosis de compost de lodo residual. Las concentraciones de Cr en las raíces fueron 2.39 y 3.38
mg/kg y para Pb 6.55 y 6.74 mg/kg, finalmente para Zn se determinaron 21.3 a 45 mg/kg. Las
concentraciones en los tallos fueron: Cr 2.39 y 3.38 mg/kg y para Pb 6.55 y 6.74 mg/kg (Cuevas,
2004). En otro estudio se encontró mayor acumulación de plomo en los ápices de las raíces de Zea
mays L., en concentraciones desde 138,430 mg/Kg en comparación con la acumulación en la parte
basal de la raíz de 26,833 mg Pb/Kg (García, 2004).
Asteráceas
La mayoría de las especies de esta familia son plantas herbáceas, raramente árboles, arbustos o
lianas. Muchas especies presentan látex y también aceites esenciales. Pueden o no ser resinosas.
Las hojas, en general, están bien desarrolladas, en algunos casos se hallan muy reducidas.
Helianthus annuus, una especie de la famlia Asteraceae, fue estidoada ya que esta especie
produce un alto contenido de biomasa. La especie se cultivo en un suelo polimetálico. El sitio
experimental, contaminado por cenizas de pirita, se encuentra en un emplazamiento industrial. En
este estudio se encontró que Heliantus acumula las siguientes cantidades de metales (en ppm):
Arsénico en la raíz (48.6 ppm), cadmio en raíz (2.31), Co en raíz (7.48), Cu raíz (837), Pb raíz
(42.9), Zn raíz (242) (Marchiol, et al, 2007) Para tallo las concetraciones encontradas en la planta:
Arsénico (0.62), cadmio (0.64), Co (0.55), Cu (36.2), Pb (2.52), Zn (118) (Marchiol, et al, 2007)
Con la especie Bidens maximowicziana, se realizó un estudio donde mostró como resultado que
ésta es una planta hiperacumuladora de plomo. Además de su importante tolerancia a este metal lo
acumula en grandes cantidades. La máxima concentración de Pb encontrada para las raíces fue de
1509,3 ppm y de 2164,7 ppm en tejidos aéreos. Además dentro de este estudio se probó un agente
quelante EDTA, lo que mostró como resultado la movilidad del plomo por translocación del suelo y
a las partes superficiales de la planta. Las concentraciones de Pb en superficie de las plantas se
incrementó de 24.23-680.56 mg/kg a 29.07-1905.57 mg/kg. Esta investigación demostró que B.
maximowicziana parece ser una planta adecuada para fitorremediación de plomo en suelos
contaminados, sobre todo, en combinación con EDTA (Hong-qi, et al., 2007)
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3-44
Geraniaceae
A esta familia pertenece el género Pelargonium, con plantas vulgarmente conocidas como malvón
o geranio de jardín, utilizadas en jardinería como plantas decorativas. La familia pertenece a las
Dicotiledóneas, con hábito de crecimiento de arbusto, subarbusto y herbáceo, de naturaleza
perenne.
Se han reportado estudios de campo al note y sur de Francia para 3 especies de Pelargonium
(Attar of Roses, Clorinda and Atomic Snowflake), mostrando un vigoroso crecimiento de las
plantas, sin síntomas de fitotoxicidad a pesar de los altos niveles de acumulación de Pb. Estos
niveles que acumulan son más de 1000 mg de Pb/Kg (con base en materia seca), con una alta
biomasa producida (Arshad, 2008).
La absorción de cadmio y níquel de Pelargonium se evaluó bajo condiciones de invernadero. Las
plantas fueron cultivadas en un sistema de suelo artificial y expuestos a diferentes concentraciones
de metales (0-1000 mg L-1 Cd (NO3) 2,4 H2O o 0-1000 mg/l Ni (NO3) 2,6 H2O). Las plantas de
Pelargonium acumularon 750 ppm de cadmio con base en su peso seco y 27000 ppm con base en
peso seco de la raíz. Por otra parte, en cuanto al níquel, se observaron valores de 1190 ppm con
base a su peso seco, así como 21100 ppm en la raíz dentro de 14 días. Esto debido a que el
Pelargonium sp., tiene un mecanismo de desintoxicación que limita los daños a lugares sensibles
metabólicamente (Dan, et al., 2001).
Solanaceae
Las Solanáceas constituyen una familia de plantas herbáceas o leñosas con las hojas alternas,
simples y sin estípulas pertenecientes al orden Solanales, de las dicotiledóneas (Magnoliopsida).
Comprende aproximadamente 98 géneros y unas 2700 especies, con una gran diversidad de
hábito, morfología y ecología. La familia es cosmopolita, distribuyéndose por todo el globo con la
excepción de la Antártida. La mayor diversidad de especies se halla en América del Sur y América
Central. En esta familia se incluyen especies alimenticias tan importantes como la papa (Solanum
tuberosum), el tomate (Solanum lycopersicum), la berenjena (Solanum melongena) y los pimientos
o ajíes (Capsicum). Muchas plantas ornamentales muy populares pertenecen a las solanáceas,
como Petunia, Schizanthus, Salpiglossis y Datura. Ciertas especies son mundialmente conocidas
por sus usos medicinales, sus efectos psicotrópicos o por ser ponzoñosas. Finalmente, las
solanáceas incluyen muchos organismos modelo para investigar complejos biológicos
fundamentales a nivel celular, molecular y genético, tales como el tabaco y la petunia.
Dentro de la familia, la especie Solanum nigrum L. se cita como una planta hiperacumuladora de
Cd realizado en condiciones de campo, localizado en Shenyang Ecological Experimental Station.
Las plantas se cultivaron a una concentración de Cd de 625 mg/kg. Dentro de los resultados se
observo que el Cd no produjo reducción en la altura de planta y que la producción de biomasa seca
fue alta. El contenido de Cd en los tallos aumentó de 122 a 387 mg/kg, El factor de transferencia
fue de 1,0. En los tratamientos concentraciones de 10 mg/kg de Cd y 50 mg/kg de As, S. nigrum
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3-45
mostró que puede tolerar altas concentraciones de As a través de mecanismos de exclusión. Por lo
tanto, S. nigrum podría ser útil para la remediación de suelos co-contaminados con Cd y As y su
relativamente alta capacidad de tolerancia podría hacerla útil para la fitorremediación de sitios
contaminados con Cd y As (Sun, et al., 2008)
Arachis pintoi
El maní forrajero (Arachis pintoi), se usa como alimento complementario en aves criollas. El cultivo
ingresó como alimento de ganado bovino y debido a su alto contenido proteico, se ensayó en
alimentación avícola, con resultados altamente positivos; la importancia radica en que baja los
costos de alimentación y mejora los índices de producción, presentando como características
sobresalientes, el ser resistentes al pastoreo, a la sequía, se da en la sombra y por ser una
leguminosa perenne (fijadora de nitrógeno).
3.4.1.2 Siembra y seguimiento de plantas utilizadas en procesos de fitorremediación
Los estudios de fitorremediación pueden clasificarse en dos tipos: in situ y en condiciones
controladas. Los estudios in situ, corresponden a proyectos de remediación para una zona
específica y buscan corregir la presencia de contaminantes, ya sea mediante la estabilización,
degradación o volatilización de los compuestos. Las evaluaciones bajo condiciones controladas,
buscan profundizar el conocimiento de las interacciones suelo-planta-agua que permitan cumplir un
objetivo determinado de fitorremediación, como buscar las condiciones apropiadas de contenido de
materia orgánica, pH, capacidad de intercambio catiónico y potencial redox, en los cuales la
eficiencia del proceso se maximiza. En general, los experimentos con condiciones controladas se
realizan en invernaderos, sembrando las semillas o plántulas en materas plásticas de 15-25 cm de
diámetro, donde se deposita ya sea suelo o sustrato para iniciar la adición y seguimiento de los
contaminantes en estudio (Sun et al., 2005).
3.4.1.3 Parámetros a analizar en los estudios de fitorremediación
Propiedades fisicoquímicas del suelo y determinación de contaminantes: para evaluar este
parámetro, se deben tomar muestras de suelo en diferentes periodos de tiempo, dependiendo de
las condiciones (tanto económicas como logísticas). Los análisis de pH, materia orgánica,
contenido total de nitrógeno y capacidad de intercambio catiónico, son las mas comunes (Mapa,
1994).
Parámetros fisiológicos de las plantas y acumulación de metales.
Durante la fase de crecimiento de las plantas, pueden medirse parámetros como longitud de
raíces, altura de planta, área foliar y el número de macollas (García-Plazaola, 2001). El peso fresco
y el peso seco de las hojas deben registrarse. También dependiendo de las condiciones propias
del ensayo, pueden realizarse diferentes muestreos ya sea diferenciales para los órganos de las
plantas, o una muestra global de cada especie en evaluación. La acumulación de metales en los
diferentes tejidos, se lleva a cabo mediante técnicas de espectrofotometría estandarizadas.
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3-46
Bioindicadores de calidad del suelo.
Algunos de los parámetros biológicos con potencial indicador de la salud del suelo más utilizados
son: biomasa microbiana, respiración basal, nitrógeno mineralizable, actividades enzimáticas,
grupos funcionales de la microflora, composición y diversidad de las comunidades microbianas,
abundancia y diversidad de macro-, meso y microfauna, patógenos de raíces, crecimiento y
diversidad de plantas etc.
Ataque de insectos/patógenos.
Algunos estudios recientes sugieren que la acumulación inusual de metales confiere a estas
plantas la capacidad de limitar su depredación y las infecciones microbianas causantes de
enfermedades vegetales (Martens y Boyd, 1994; Poschenrieder et al., 2006). Las recientes
evidencias han confirmado la función de protección de la acumuladora de níquel contra hongos y
bacterias patógenos en Steptanthus polygaloides e insectos herbívoros en S. polygaloides y T.
montanum. Existen varias hipótesis sobre el valor adaptativo de la hiperacumulación, pero la más
actual es su función en la protección de la planta contra el estrés biótico causado por patógenos y
herbívoros. Esta propuesta es muy atractiva para explicar la razón de ser de las plantas
hiperacumuladoras, y difiere de la defensa química natural existente en todas las plantas, basada
en la síntesis de productos orgánicos procedentes del metabolismo secundario (Martens y Boyd.,
1994).
Este tipo de protección requiere ciertas condiciones: la primera es que el metal sea más tóxico para
el patógeno o herbívoro que para la planta; la segunda, que el metal impida la virulencia del
patógeno o herbívoro, y finalmente, la tercera, que el metal incremente la resistencia de la planta
frente al factor causante del estrés biótico. Para que el ataque o la agresión del patógeno o
herbívoro progrese, es necesaria una interacción a tres bandas: huésped, patógeno y entorno.
Aparte de la virulencia del patógeno y la susceptibilidad del huésped, los factores ambientales más
relevantes que determinan la intensidad del ataque son el clima, las propiedades del suelo, la
competencia y la actividad humana.
El nivel de metales en el suelo puede tener una influencia positiva o negativa en la virulencia del
patógeno y la susceptibilidad de la planta. La deficiencia de elementos esenciales amenaza el buen
desarrollo de ambos organismos mientras que la resistencia a la toxicidad por metales determinará
el tipo de interacción huésped-patógeno. Hay muy poca información de la influencia de un exceso
de metales en la relación planta-patógeno.
En algunos estudios se ha observado que los herbívoros que consumen plantas con altos
contenidos en metal responden a su presencia viéndose afectados por su toxicidad (efecto
plaguicida) o con una aversión posterior a la planta debido a su palatabilidad disuasiva (receptores
del sabor) o por indigestión. Este aprendizaje asociativo reduce consecuentemente la intensidad
del ataque.
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3-47
En otros trabajos realizados con caracoles, la reacción de aversión no se observó hacia plantas
con un alto contenido en Zn, sino a elevados niveles de glucosinolatos, moléculas relacionadas con
el contenido del metal. La disponibilidad de una elevada concentración de metales tóxicos puede
tener, por lo tanto, un impacto positivo, negativo o nulo en el desarrollo del estrés biótico. Llugany,
2007.
Eficiencia fitorremediadora de la planta.
Esta puede ser calculada por el producto de una ecuación simple: (biomasa x concentración del
elemento en la biomasa) (McGrath et al., 2002).
3.4.2 Metodología
3.4.2.1 Diseño experimental
Los datos cuantitativos obtenidos se analizaron mediante el diseño de bloques completos al azar,
donde los bloques se representaron por los diferentes lotes, y los tratamientos por las especies
vegetales. En cada uno de los lotes para evaluación de especies vegetales, se sembraron 4
parcelas con dimensiones 2 X 3m, que se sembraron por semilla o material vegetativo, de acuerdo
a la disponibilidad al momento de la siembra.
3.4.2.2 Selección de lotes para parcelas
La selección de posibles lotes para ubicación de parcelas, obedeció a los criterios de composición
de suelo/sustrato, el grado de pendiente y la exposición a lixiviados. En cuanto la composición del
sustrato, algunos lotes del Morro cuentan con una cobertura de material ―introducido‖, pero en la
mayoría de los lotes los sustratos son nativos del Morro; por tanto, se intentó incluir estas dos
fuentes de variación en el momento de selección de los lotes para las parcelas. En cuanto a la
pendiente, se estimó conveniente incluir lotes con diferentes grados de pendiente, obedeciendo al
supuesto de movimiento diferencial de lixiviados y contaminantes a través de parcelas con
diferente inclinación. Finalmente, la exposición directa de algunos lotes a posibles lixiviados fue
considerada uno de los criterios mas importantes a la hora de seleccionar un lote.
Se seleccionaron cinco lotes, de los cuales se referencia la disposición espacial en el Morro, en la
Figura 3.9. Cuatro de estos lotes se utilizaron para la siembra en parcelas de las especies
seleccionadas y el restante que se utilizó para la siembra piloto de especies arbustivas.
Los lotes de fitorremediación fueron codificados como 1, 2 (que incluye el lote de arcilla y el lote de
suelo nativo) y 3. El lote 1 (Figura 3.10) se caracterizó por su topografía plana, pero una alta
incidencia a lixiviados, ya que estaba contiguo a un perfil de basuras de altísima pendiente. En el
Lote 2 (Figura 3.11), se encontraban gran cantidad de especies herbáceas y algunas arbustivas.
Este lote está dividido en dos regiones diferentes, en cuanto a la composición del suelo se refiere.
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3-48
Una región presenta suelo nativo y la otra, una capa de arcilla de aproximadamente 60cm,
depositada previamente por la EDU. Este lote no presentaba una alta exposición a lixiviados y se
observó un grado de pendiente medio. El trabajo de preparación del lote, también empleó un alto
número de jornales, debido a la alta colonización de estrato herbáceo.
El Lote 3 (Figura 3.12), de pendiente media-alta y suelo nativo, se presentó una gran cantidad de
basuras, recientemente depositadas por los habitantes cercanos al lote.
Después de la selección y preparación inicial de los lotes, se procedió al encerramiento de los
mismos, actividad a cargo de la EDU.
3.4.2.3 Preparación de lotes para parcelas
El proceso de preparación de los lotes para la siembra se inició con una remoción de materiales de
construcción y basuras de mayor tamaño. A continuación, se removió el material vegetal con ayuda
de azadón y pica. Finalmente, se realizó una aspersión de RoundUp (0.001%) en los lotes con el
objeto de eliminar todo el material herbáceo existente. La Figura 3.6 muestra el procedimiento de
aspersión. Una vez el material a sembrar estaba preparado, se procedió a demarcar las parcelas
para la siembra, como se muestra en la Figura 3.7.
Figura 3.6. Aspersión de RoundUp en los lotes
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3-49
Figura 3.7. Demarcación de parcelas
3.4.2.4 Selección y consecución de especies vegetales
De acuerdo a la disponibilidad de material sexual o vegetativo, se seleccionaron las siguientes
especies:
Brachiaria decumbens (semillas)
Brachiaria humidicola (semillas)
Pelargonium spp (plántulas de aproximadamente 90 días de establecimiento)
Bidens pilosa (plántulas de 45 días obtenidas del semillero establecido por el grupo)
Lepidium virginicum (plántulas de 45 días obtenidas del semillero establecido por el grupo)
Arachis pintoi (rizomas de aproximadamente 45 días de establecidos)
3.4.2.5 Pruebas de germinación y establecimiento semillero
Para las pruebas de germinación se siguió la metodología sugerida por Ayala-Cordero et al.,
(2004). Para tal efecto, se recolectaron en el Morro de basuras de Moravia semillas de Bidens
pilosa y Lepidum virginicum directamente de las plantas y las semillas de Brachiaria se obtuvieron
de una casa comercial. La prueba de germinación consistió en poner las semillas de cada una de
las especies sin ningún tipo tratamiento, en cajas petri con algodón humedecido. Las cajas se
dejaron a temperatura ambiente, controlando a diario la humedad de la caja. La germinación se
registró diariamente durante 12 días. Con la espécie B. pilosa se dispusieron 20 semillas por caja,
con 2 repeticiones; con la especie L. virginicum se dispusieron 20 semillas en una caja y 35 en
otra. Finalmente, con la especies B. decumbens y B. humidicola se sembraron 10 semillas por caja
de petri, realizando dos repeticiones.
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3-50
Figura 3.8. Disposición de las semillas en cajas de petri para la prueba de germinación.
Para el establecimiento del semillero y con el fin de obtener plántulas para la siembra en parcelas,
se tomó suelo de uno de los lotes escogidos (Lote 2, sustrato nativo). Dicho suelo se trasladó al
Lote 1, donde se procedió a llenar los vasos de 9 onzas, con el suelo previamente húmedo.
Los vasos, una vez llenos, se acomodaron en cajas de madera de 1 m x 2 m, de ancho y largo
variable. La siembra consistió en depositar entre tres y 14 semillas, bien distribuidas en el centro
del vaso, a un centímetro de profundidad, cubriéndose con el suelo. Se utilizaron 144 vasos para
cada una de las especies con el fin de encontrar el mayor número de especimenes aptos para ser
transplantados a los lotes elegidos para la evaluación de la fitorremediación.
Para la siembra de las especies Pelargonium y Arachis, se realizó la compra de plántulas en
viveros de la Región Oriental del departamento de Antioquia.
3.4.2.6 Siembra y establecimiento de las especies en los lotes de fitorremediación
Dentro de cada uno de los lotes 1 y 2 se trazaron cinco parcelas de 2 X 3 m, y en cada una de ellas
se dispusieron las semillas o material vegetativo, de la siguiente forma:
B. pilosa y L. viriginicum (cinco surcos de 3 m, sembrando en cada uno 6 plántulas)
Pelargonium y Arachis pintoi (cuatro surcos de 3m, sembrando en cada uno 9 plántulas).
Brachiarias: Se sembraron a chorrillo en surcos de 3m, sembrando 4 surcos por parcela
En el lote 3, por razones de espacio y seguridad del ensayo, las dimensiones de cada una de las
parcelas variaron de la siguiente manera
Parcela de B. pilosa: (2 m X 2.65 m), sembrando 30 plántulas repartidas en cinco surcos con 6
plántulas cada uno
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Parcela de L. virginicum: (2.25 m X 2.10 m), sembrando 30 plántulas repartidas en cinco surcos
con 6 plántulas cada uno
Parcela de A. pintoi: (1.65 m X 2.75 m) sembrando 30 plántulas repartidas en cinco surcos con 6
plántulas cada uno
Brachiaria decumbens: (1.40 m X 3 m) las semillas se sembraron a chorrillo en surcos de 1. 40,
sembrando 4 surcos por parcela.
Brachiaria humidicola: (1.83 m X 2.60 m) las semillas se sembraron a chorrillo en surcos de 1.83,
sembrando 4 surcos por parcela.
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Figura 3.9. Disposición espacial de los lotes en el Morro
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Figura 3.10. Lote 1
Figura 3.11. Lote 2
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Figura 3.12. Lote 3
Figura 3.13. Lote de Arbustivas
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3-55
La Figura 3.14 siguiente muestra la siembra de Arachis pintoi en el lote 2.
Figura 3.14. Siembra de plántulas de Arachis pintoi, en el lote 2
3.4.2.7 Evaluación agronómica y determinación de metales pesados en plantas
provenientes de las parcelas
Una vez las plantas se establecieron en las parcelas, se inició un muestreo de variables
agronómicas descritas a continuación. Dicho muestreo se realizó cada 15 dias. Las variables
medidas incluyeron la altura (excepto para la especie A. pintoi), cobertura (medida en cm2, excepto
para la gramínea B. decumbens), número de flores o estado de madurez, y en el caso de A. pintoi,
número de estolones enraizados y fuerza de enraizamiento.
El muestreo para esta determinación se llevó a cabo a los 60 y 120 días de sembrado el material
vegetativo o por semilla. En general, las plantas a los 60 días se encontraban en desarrollo
vegetativo, mientras que a los 120 días, ya habían alcanzado madurez fisiológica, con producción
de semillas y llenado de grano en el caso de la gramínea.
Las plantas muestreadas se llevaron al laboratorio de Nutrición animal, para el lavado y secado a
60oC hasta obtener peso constante. De cada parcela se obtuvo un pool de muestra que incluía
todos los órganos de la planta. Una vez seco y mezclado el material, se rotuló y se llevó al
laboratorio GDCON para el análisis de plomo, cromo, cadmio y níquel. Al mismo tiempo, se llevó a
cabo el muestreo de suelo en cada uno de los lotes. El suelo se secó al ambiente, las muestras se
rotularon y trasladaron al laboratorio GDCON para la determinación de plomo, cromo, cadmio y
níquel.
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3-56
3.4.3 Resultados
A continuación se presentan los resultados obtenidos a la fecha en el establecimiento, seguimiento
del desarrollo vegetal y acumulación de metales pesados.
3.4.3.1 Pruebas de germinación y establecimiento de semillero
En la se describen los registros obtenidos de la prueba de germinación realizada con las semillas
de las especies seleccionadas.
Tabla 3.10. Número de semillas germinadas de cada especie vegetal seleccionada
Especie No. de semillas germinadas/día Porcentaje
de
germinación
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Bindes pilosa 0 0 8 22 22 24 25 28 28 28 28 28 70
Lepidium virginicum 0 0 0 6 8 13 13 15 15 15 16 16 30
Brachiaria
humidicola
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Brachiaria
decumbens
0 0 0 0 8 8 8 8 9 9 9 11 52
Del semillero establecido por el grupo, se obtuvieron 134 plántulas de B. pilosa y 140 plántulas de
L. virginicum aptas para el transplante, como se muestra en la Figura 3.15.
Figura 3.15. Semillero de Bidens pilosa.
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3-57
3.4.3.2 Evaluación agronómica de las parcelas de fitorremediación
Debido a la diferencia de fuente de material utilizado para la siembra, se llevaron a cabo los
siguientes muestreos:
Dos muestreos iniciales de seguimiento del porcentaje de establecimiento de Arachis pintoi,
Pelargonium, B. decumbens y B. humidicola y 7 muestreos para el seguimiento agronómico de
todas las parcelas (con las variables ya descritas).
Porcentaje de germinación y/o establecimiento
Lepidium virginicum: Los porcentajes de establecimiento variaron entre el 73 y el 100%. El
lote donde se observó el menor porcentaje de establecimiento fue el lote 3.
Bidens pilosa: Se observó 100% de establecimiento en todos los lotes.
Arachis pintoi: Los porcentajes de establecimiento variaron entre el 83 y el 94%. El lote
donde se observó el menor porcentaje de establecimiento fue el lote 2 con sustrato nativo.
Brachiaria decumbens: Los porcentajes de germinación de esta gramínea presentaron alta
variabilidad, (14 a100% durante los dos primeros muestreos). En el lote 3, la gramínea no
se estableció inicialmente, requiriéndose una resiembra. Ya para el segundo y demás
muestreos, la variabilidad se redujo, y se alcanzó un buen establecimiento del pasto.
Pelargonium: Las plantas de esta especie no se adaptaron completamente a las
condiciones de los dos lotes donde fueron establecidas las parcelas. A partir del 4
muestreo (cuando las plantas alcanzaron los 76 días de trasplantadas a las parcelas), las
plantas presentaron una muy baja adaptación, observada en el bajo número de plantas
presentes en los lotes de suelo nativo y suelo de arcilla (3 y 5 plantas, correspondientes a
13 y 8% respectivamente).
Altura de plantas
En la Tabla 3.10 se resumen los promedios de altura de las especies calculados a partir de los
cuatro lotes de fitorremediación y en la 3.11 los promedios de lote calculados a partir de las tres
especies evaluadas
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3-58
Tabla 3.11. Altura (cm) calculada como promedio de las datos registrados en los cuatro
lotes de fitorremediación en cada muestreo
Muestreo L. virginicum B. pilosa B. decumbens
1 11,425 ab 14,3 a 10,9 b
2 21,9 b 28,2 a 23,4 b
3 40,55 ab 50,55 a 37,4 b
4 41,6 c 71,15 a 57,3 b
5 42,7 c 85,05 a 69,6 b
6 49,55 b 90,515 a 88,8 a
Tabla 3.12. Altura (cm) calculada como promedio de los datos registrados en las tres
especies evaluadas en cada muestreo
Muestreo Lote 1 Lote 2 arcila Lote 2 nativo Lote 3
1 16,23 a 14,93 a 9,93 b 7,73 b
2 26,33 ab 28,07 a 22,067 b 21,47 b
3 51,33 a 42,93 ab 39,13 ab 37,93 b
4 61,67 ab 53,13 bc 62,73 a 49,2 c
5 72,27 a 59,73 b 65,53 ab 65,6 ab
6 84,67 a 59,2 c 86,8 a 74,49 b
Como puede observarse en la Tabla 3.10, la especie Bidens pilosa mostró los valores más altos
para la variable altura, a través de todos los muestreos. La especie Brachiaria decumbens le siguió
en el rango de altura, a pesar que en el último muestreo no se observó diferencia estadística
(P>0.05) entre estas dos especies. La especie Lepidium virginicum mostró los valores mas bajos
de la variable, condición que se mantuvo constante durante todos los muestreos. Es de anotar que
una de las parcelas de esta especie (Lote 3), soportó el ataque inicial de una larva, como se
explica mas adelante, razón que estaría asociada al bajo rendimiento vegetativo observado.
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3-59
En la Tabla 3.11 se observa que las medias de lotes obtenidas a través de las cuatro especies
muestreadas no presentan un patrón muy definido en su comportamiento a través de todos los
muestreos. Sin embargo, algunos de los valores más altos se presentaron en los lotes 1 y 3.
Pelargonium spp. Los resultados del análisis estadístico no mostraron diferencias estadísticamente
significativas para la variable altura.
Cobertura de plantas
En la Tabla 3.12 se resumen los promedios de altura de las especies calculados a partir de los
cuatro lotes de fitorremediación y en la 3.13 los promedios de lote calculados a partir de las tres
especies evaluadas
Tabla 3.13. Cobertura (cm2) calculada como promedio de los datos registrados en los
cuatro lotes de fitorremediación en cada muestreo
Muestreo L. virginicum B. pilosa A. pintoi
1 222,4 b 321,9 ab 389,05 a
2 431,45 b 685,85 a 606,45 ab
3 843,15 a 1055,9 a 795,85 a
4 1132,4 b 2062,6 a 1662,5 ab
5 1271,57 b 2068,75 a 1706,5 ab
Tabla 3.14. Cobertura (cm2) calculada como promedio de los datos registrados en
las tres especies evaluadas en cada muestreo
Muestreo Lote 1
Lote 2 arcilla Lote 2 nativo Lote 3
1 248,2 b 265,13 b 455,6 a 275,53 b
2 448,6 b 538,0 b 803,83 a 507,9 b
3 667,13 b 821,6 ab 1149,47 a 955,0 ab
4 1206,13 b 1711,2 ab 2189,33 a 1370,07 b
De acuerdo a la Tabla 3.12, la especie Bidens pilosa mostró los valores mas altos de cobertura
para la mayoría de muestreos, mostrando diferencias significativas (P<0.05) con L. virginicum y A.
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO
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3-60
pintoi. Estas dos últimas no presentaron diferencias significativas entre sus promedios para la
mayoría de los muestreos.
La Tabla 3.13 sumariza los datos para los lotes. En dicha Tabla, puede observarse que el lote con
valores mas altos de cobertura fue el lote 2 nativo que se diferenció estadísticamente de los demás
lotes, (P<0.05). No se presentaron diferencias significativas entre los lotes restantes.
Floración
Lepidium virginicum. El número de flores presentes en cada planta se monitoreó por espacio de 30
días después del transplante (muestreos 1 y 2). A partir de los 30 días, el proceso de floración fue
permanente y similar en todas las parcelas. A partir del sexto muestreo (mas de 3 meses después
del transplante), se observó una profusa dispersión de semillas en todas las parcelas.
Bidens pilosa. El número de flores presentes se monitoreó en forma similar a L. virginicum. Sin
embargo, el proceso de floración en B. pilosa, fue mas lento que en L. virginicum. A partir de los 30
días de transplante, se observó floración completa en todas las parcelas.
Arachis pintoi. El monitoreo de número de flores presentes se llevó a cabo durante los dos meses
iniciales después del transplante. A partir del quinto muestreo, se observó floración permanente y
similar en todas las parcelas.
Brachiaria decumbens. En las parcelas correspondientes a los lotes 1 y 2 de sustrato arcilla, se
observó la emergencia de espigas a partir del cuarto muestreo (cuando las plantas tenían más de
70 días después de la siembra). A partir de los 100 días después de la siembra, las parcelas
contaban con más del 30% de las plantas en proceso de emergencia de espigas. Al finalizar los
muestreos, el lote donde se observó mayor número de espigas fue el lote 1.
Pelargonium. Después del transplante a las parcelas de fitorremediación se observó que las
plantas establecidas en los dos lotes, perdieron la mayoría de las inflorescencias con que venían
del vivero. Sin embargo, durante los muestreos posteriores se observó un incremento en el número
de inflorescencias nuevas, condición que no sobrepasó los 92 días de establecimiento. A partir de
esa fecha, las plantas mostraron muy mala condición en general, amarillamiento etc., que condujo
a la muerte del casi 100% de las dos parcelas.
Número de estolones
La Tabla muestra los promedios del número de estolones enraizados de las parcelas de A. pintoi,
analizados por separado para cada uno de los muestreos.
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3-61
Tabla 3.15. Promedio de estolones enraizados de Arachis pintoi en los lotes de
fitorremediación
Muestreo Lote 1 Lote 2 arcilla Lote 2 nativo Lote 3
1 1.0a 1.0a 1.0a 1.0a
2* 2,2 4a 1,6 0,8
3* 2 4a 1,4 0,8
4 2,8a 2,4a 2,8a 1,8a
5* 4a 1,6 1,4 1
6* 4,2a 2,2 1,8 2,2
*Muestreos donde se hallaron diferencias estadísticamente significativas entre lotes. Promedios
seguidos de la misma letra no son significativamente diferentes.
Como puede observarse, a excepción de los muestreos 1 y 4, se observaron diferencias
significativas (P<0.05) entre los promedios de estolones enraizados. Los mayores promedios se
observaron en los lotes 1 y 2 (arcilla).
Incidencia de enfermedades y plagas
L. virginicum. No se observó incidencia de enfermedades en las parcelas establecidas. Respecto a
las plagas, se observó un ataque de barrenador de hoja en los lotes 1, 2 nativo y 3, presentándose
una incidencia de más del 50% en las plantas del lote 3. Este ataque ocasionó un bajo crecimiento
vegetativo de las plantas en esa parcela.
B. pilosa. No se observó incidencia de enfermedades en las parcelas establecidas. En cuanto a
plagas, 47 días después del establecimiento, se observó el ataque de un minador de hoja, en
todas las parcelas. El minador atacó menos del 40% de las plantas establecidas. El ataque por
esta plaga continuó en menor proporción en el lote 1, hasta el final del periodo de observación. En
ninguna de las parcelas el ataque de minador se asoció con reducción del crecimiento vegetativo
y/o reproductivo.
A. pintoi. Se observó un amarillamiento general, que se asoció con problemas de toxicidad. No se
observaron ataques de plagas.
B. decumbens. A partir de los 62 días después de la siembra, se observó la proliferación en todas
las parcelas, de manchas foliares tipo roya, de color blanco. Esta incidencia alcanzó valores del
100% de las plantas en la parcela, y del 40% del área foliar en cada planta. Las parcelas con
mayor incidencia de esta mancha foliar se presentaron en el lote 2 de sustrato nativo, posiblemente
debido a la alta humedad en el microambiente de dicha parcela. Sin embargo, estas manchas
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3-62
foliares no se asociaron con reducciones considerables del crecimiento o presencia de espigas.
No se observó ataque de plagas.
Pelargonium. Las plantas establecidas en las parcelas presentaron manchas foliares, y
amarillamiento general en el lote de sustrato nativo y una necrosis foliar muy pronunciada en el lote
de arcilla. Estos síntomas se presentaron en todo el período de observación, incrementándose
hacia finales del periodo. Estos síntomas se relacionaron directamente con la baja adaptación y
pérdida casi completa de las parcelas.
Síntomas posiblemente asociados con toxicidad
A pintoi. En la parcela del lote 1 se observó un amarillamiento foliar marcado, en los primeros 62
días de establecimiento. Sin embargo, al final del periodo de observación este amarillamiento se
redujo a solo 10% en la parcela y no se relacionó con reducción del crecimiento y/o producción de
flores. Un amarillamiento mas pronunciado tanto en la parte vegetativa como en las flores, se
observó en la parcela del lote 3, durante los primeros 45 días de establecimiento.
En las siguientes figuras se observa el desarrollo en las parcelas de las especies.
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3-63
Figura 3.16. Desarrollo de Pelargonium spp en suelo nativo del lote 2
Figura 3.17. Desarrollo de Arachis pintoi y Brachiaria decumbens en algunos lotes de fitorremediación
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3-64
Contenido de metales pesados en muestras de suelo y vegetales provenientes de las
parcelas de fitorremediación
La siguientes tablas sumarizan los resultados reportados por el laboratorio GDCON en la
cuantificación del contenido de metales pesados.
Tabla 3.16. Contenido (ppm) de metales pesados en los suelos de las parcelas de
fitorremediación (I muestreo)
Muestra Plomo Cromo Cadmio Níquel
Lote 1 722.29 147.17 33.91 8755.72
Lote 2 arcilla 34.76 219.17 1.469 253.97
Lote 2 nativo 462.40 82.010 4.475 76.558
Lote 3 505.42 145.92 7.687 88.795
Tabla 3.17. Contenido (ppm) de metales pesados en los suelos de las parcelas de
fitorremediación (II muestreo)
Muestra Plomo Cromo Cadmio Níquel
Lote 1 8193,50 563,99 3,98 151,84
Lote 2 arcilla 94,23 220,99 1,15 130,33
Lote 2 nativo 426,82 273,42 5,64 124,57
Lote 3 603,78 367,39 7,96 173,63
Plomo.
Los contenidos de este metal variaron entre 34 y 722 ppm. El lote donde se observó el valor mas
alto de plomo fue en el lote 1, lote de muy baja pendiente y alta exposición a lixiviados. Sin
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3-65
embargo, tres de los lotes observados presentaron contenidos mayores a 400 ppm de plomo. En el
lote de arcilla en ninguno de los dos muestreos se encontraron valores superiores a las 100 ppm
de este metal.
Cromo.
Los valores de cromo observados variaron entre 82 y 219 ppm. Tres de los lotes muestreados
presentaron valores mayores a 100 ppm de cromo. El lote con mayor contenido de este metal fue
el lote de arcilla (219.17 ppm)
Cadmio.
Los contenidos de cadmio fueron bajos en todos los lotes, presentando valores menores a 50 ppm.
El lote con mayor contenido de cadmio fue el lote 1, con las características mencionadas
anteriormente.
Níquel.
El contenido de níquel en los suelos muestreados estuvo en el rango entre 88 y más de 8000 ppm.
El lote con mayor contenido de este metal fue el lote 1.
Tabla 3.18. Contenido (ppm) de plomo, cromo, cadmio y níquel en muestras de suelo de las
parcelas de fitorremediación, datos del primer muestreo
Especie Lote Plomo Cromo Cadmio Níquel
Arachis pintoi 1 <LD 25.00 2.08 <LD
Arachis pintoi 2 arcilla <LD 14.09 <LD <LD
Arachis pintoi 2 nativo <LD 29.79 <LD <LD
Arachis pintoi 3 <LD 26.01 3,11 <LD
Bidens pilosa 1 <LD 49.11 <LD <LD
Bidens pilosa 2 arcilla <LD 37.47 4,36 <LD
Bidens pilosa 2 nativo <LD 23.89 3,86 <LD
Bidens pilosa 3 <LD 20.65 6,39 <LD
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3-66
Especie Lote Plomo Cromo Cadmio Níquel
Brachiaria decumbens 1 <LD 45.03 22,85 <LD
Brachiaria decumbens 2 arcilla <LD 42.55 2,60 <LD
Brachiaria decumbens 2 nativo <LD 17,88 3,93 <LD
Brachiaria decumbens 3 <LD 13,67 3,51 <LD
Lepidium virginicum 1 <LD 13,48 4,56 <LD
Lepidium virginicum 2 arcilla <LD 15,72 3.82 <LD
Lepidium virginicum 2 nativo <LD 21,31 4.62 <LD
Lepidium virginicum 3 <LD 33,74 2.61 <LD
Pelargonium 2 arcilla <LD 55,17 3.97 1064.65
Pelargonium 2 nativo <LD 17,23 3.32 1391.72
<LD: Contenido de metal en la muestra está por debajo del límite de detección del método utilizado
Tabla 3.19. Contenido de plomo, cromo, cadmio y níquel en muestras de suelo de las
parcelas de fitorremediación, datos del segundo muestreo.
Especie Lote Plomo Cromo Cadmio Níquel
Arachis pintoi 1 32,38 8,06 <LD 16,51
Arachis pintoi 2 arcilla <LD 37,33 <LD 10,28
Arachis pintoi 2 nativo <LD 23,58 <LD 2,00
Arachis pintoi 3 4,40 <LD <LD 6,71
Bidens pilosa 1 2,60 12,46 <LD 8,06
Bidens pilosa 2 arcilla <LD 10,27 0,29 2,17
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3-67
Especie Lote Plomo Cromo Cadmio Níquel
Bidens pilosa 2 nativo 7,67 7,13 1,82 2,91
Bidens pilosa 3 Parcela perdida
Brachiaria decumbens 1 <LD 17,96 <LD 3,62
Brachiaria decumbens 2 arcilla <LD 46,97 <LD 33,23
Brachiaria decumbens 2 nativo 8,09 18,42 <LD 3,30
Brachiaria decumbens 3 <LD 14,41 <LD 3,73
Lepidium virginicum 1 <LD <LD <LD 4450
Lepidium virginicum 2 arcilla <LD 12,15 <LD <LD
Lepidium virginicum 2 nativo <LD 4,99 0,37 9,10
Lepidium virginicum 3 0,77 12,53 <LD 4,13
Pelargonium 2 arcilla <LD 7,40 <LD 16,93
Pelargonium 2 nativo <LD 25,54 <LD 0,27
Plomo
En el primer muestreo, ninguna de las muestras analizadas mostró contenidos detectables de
plomo. Sin embargo, en el segundo muestreo algunas de las muestras de las especies Arachis
pintoi, Brachiaria decumbens y Lepidium virginicum mostraron absorción de este metal. Esto
sugiere que la absorción de plomo está asociada con estadios tardíos de desarrollo vegetal. A su
vez, estos resultados confirman que la absorción de plomo en las condiciones del cerro de
Moravia, es baja.
Cromo
Los contenidos de cromo en las muestras vegetales, presentaron valores entre 13.48 y 55.17 ppm.
Las muestras donde se presentaron altos contenidos de cromo (mas de 42 ppm) fueron:
Pelargonium, B. pilosa, y Brachiaria decumbens, procedentes del suelo de arcilla y del lote 1. A
diferencia del plomo, aparentemente el caso de absorción de cromo es mas activo en los estadios
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO DE
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3-68
iniciales de crecimiento de las especies evaluadas, al encontrarse mayores concentraciones de
cromo durante el primer muestreo.
Cadmio
El rango de concentraciones observado varió entre 2.08 y 22.85 ppm. La especie con mayor
contenido de cadmio fue B. decumbens, proveniente del lote 1. Con cadmio se observó la misma
respuesta de absorción que con cromo, no observándose contenidos de cadmio en el segundo
muestreo. Esto puede estar asociado con movilización de este metal de las partes aéreas a las
subterráneas o simplemente sugerir que por diferencia de procesos metabólicos, la absorción de
metales pesados como cadmio deja de ser favorecida en los estadios adultos de las plantas
evaluadas.
Níquel
Durante el primer La concentración de níquel solo fue apreciable en dos muestras, que
curiosamente mostraron más de 1000 ppm. Estas dos muestras corresponden a Pelargonium, en
los dos lotes sembrados,
3.5 ACTIVIDADES ADICIONALES
De común acuerdo con la Empresa de Desarrollo Urbano y el equipo técnico, se iniciaron dos
actividades adicionales a las inicialmente contratadas, en pro de obtener el mayor provecho de los
recursos profesionales con los que el Convenio con la Universidad Nacional sede Medellín cuenta.
Estas actividades se describen a continuación.
3.5.1 Ensayo en vivero
En el momento, se está estableciendo un ensayo a nivel de vivero, en la Universidad Nacional de
Colombia, Sede Medellín. Este ensayo tiene por objeto medir el efecto de cambios en el pH del
sustrato en la absorción de metales, y adaptación en general de las especies: B decumbens, L.
virginicum y B. pilosa, con el fin de predecir posibles situaciones que podrían presentarse en el
futuro en el Morro de Basuras. En ensayo incluye la evaluación de dos pH ácidos (4.8 y 6.6),
incluyendo un suelo de vivero (control absoluto) y un suelo del Morro (control). Cada tratamiento se
repetirá cinco veces, y se determinará el nivel de metales pesados en las plantas a los 60 días de
establecidas.
3.5.2 Lote de Arbustivas
En el lote de arbustivas se establecieron 46 plantas distribuidas en las siguientes especies:
Eugenia sp (8), Clusias (5), Cestrum nocturnum o jazmín de noche (8), Adenanthera pavonina (2),
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO DE
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3-69
Calliandra haematocephala (1), Calliandria pittieri (1), Petrea rugosa (1) y Ricinus comunnis o
higüerillos (22, transplantados del mismo Morro de basuras). Adicionalmente en el Lote 2 se
sembraron 15 higuerillas introducidas, es decir obtenidas de un vivero externo al Morro de Basuras.
En el lote de arbustivas también se establecieron cerca de 45 estolones de Arachis.
A excepción de la pérdida inicial de un ejemplar de Petrea rugosa y de las higuerillas obtenidas en
el vivero (de las cuales ninguna sobrevivió), las demás especies plantadas mostraron buen
desempeño vegetativo y floración continua. Asimismo, la especie Arachis pintoi demostró un
excelente rendimiento, adaptándose muy bien a las condiciones del lote, y mejorando la percepción
visual del lote. El rendimiento de las plántulas de higuerilla (R. communis) obtenidas dentro del
mismo Morro fue excepcional. El establecimiento y buena adaptación a las condiciones del lote se
observó alrededor de una semana después del transplante. Dichos arbustos mostraron excelente
vigor y rendimiento vegetativo.
Finalmente, al tiempo de terminar los monitoreos, se reportó un daño a gran parte del lote de
arbustivas. Al parecer, habitantes del sector entraron y destruyeron gran parte de los árboles,
especialmente de aquellos introducidos.
3.6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El Morro de Basuras de Moravia constituye un microambiente con condiciones aptas para el
establecimiento de una gran variedad de especies vegetales, lo que se evidenció a través de los
estudios de composición de flora realizados en este estudio. Una de las causas para que estas
condiciones se establezcan es la misma naturaleza de los desechos depositados en el Morro, los
cuales contribuyeron a la acumulación de materia orgánica y minerales necesarios para el
crecimiento vegetal. Cabe recordar que la caracterización de la composición botánica al presente,
va a cambiar puesto que la evaluación realizada sucedió en lotes con un máximo de dos años de
revegetación, y cabe esperar, en el caso de continuar un proceso natural, el establecimiento de
especies vegetales de mayor porte, tales arbustos y arbóreas, lo cual podría ser contraproducente
desde el punto de vista de geoestabilidad del Morro. En consecuencia, es necesario dirigir y
monitorear el proceso de revegetación.
El análisis de suelo demostró la presencia de altos niveles de contaminantes en el Morro, entre los
que se destacan el plomo, cromo, cadmio y níquel. Análisis de contenido de metales pesados en
plantas demuestran una acumulación activa de estos metales, a través del sistema vegetal, lo cual
apoya la necesidad de monitorear y dirigir el proceso de revegetación mencionado. Es claro
además que las especies vegetales a utilizar en la cobertura del Cerro, deben ser especies que no
produzcan frutos u otro órgano de consumo por los seres humanos.
En los ensayos de fitorremediación cabe resaltar las siguientes observaciones.
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO DE
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3-70
1. El Cerro de Basuras aunque tiene condiciones aptas que permiten la adaptación de gran
cantidad de especies vegetales, también mostró ser nocivo para el crecimiento y desarrollo de una
especie que ha sido universalmente reconocida por su capacidad fitorremediadora, como lo es
Pelargonium.
2. La fisiología de crecimiento de las plantas está asociada con su capacidad fitoextractora de
metales pesados y existen diferentes patrones de absorción dependiendo del metal a ser
absorbido. Esto sugiere que las respuestas para fitorremediar cada uno de los metales, deben ser
diferenciales y requerirán del empleo de mas de una especie.
3. En general, las especies evaluadas mostraron buena adaptación a las condiciones del Cerro y
un poder fitoextractor adecuado. Es necesario considerar para el desarrollo futuro del Morro, cual
es la ruta metabólica de acumulación de estos metales en los tejidos vegetales a fin de promover la
fitoestabilización de estos metales en la materia orgánica senescente de las plantas.
4. A manera de recomendación preliminar y teniendo en cuenta que la siembra de especies
vegetales en el morro de basuras debe estar enmarcada dentro de un proceso de revegetación
controlada y monitoreada por la absorción de metales pesados u otros contaminates, se enumeran
algunas especies pueden ser sembradas en el morro de basuras de Moravia, tanto en los procesos
de revegetación, como en aquellos de remediación o embellecimiento estético. Cabe de nuevo
recordar que bajo ningún parámetro, se puede contemplar el uso de plantas comestibles.
Las primeras cuatro especies, pueden sembrarse en parcelas en diferenes zonas del morro de
basuras. Las especies arbustivas deben considerarse en áreas reducidas, y sobre todo para
bordeo de caminos o efectos decorativos.
Bidens pilosa (cadillo): En la evaluación realizada en este estudio, esta planta demostró una
excelente adaptación al morro de basuras, y capacidad fitoextractora, que puede incluso ser
mejorada, si se evalúan diferentes técnicas disponibles para mejorar dicha capacidad.
Brachiaria decumbens (Pasto brachiaria): Esta especie, también demostró una excelente
adaptación y un gran potencial fitoextractor de metales pesados, se reproduce muy bien y su
producción de materia seca puede incrementar su capacidad fitoextractora.
Arachis pintoi (maní forrajero): Esta especie evaluada en este estudio, mostró buen crecimiento y
adaptación, además que por su hábito de crecimiento rizomatoso, tiene la capacidad de mejorar de
reducir erosión por arrastre de partículas de suelo. Su tipo de floración se puede aprovechar para
el embellecimiento de diferentes zonas del morro.
Ricinus communis (Higuerilla). Esta especie arbustiva ha mostrado excelente adaptación y
reproducción vegetativa en diferentes lotes del morro. El uso posterior de los frutos de higuerilla,
debe evaluarse en una Fase II del proyecto, ya que no se tiene certeza sobre la absorción y
transferencia de metales pesados a través de los tejidos vegetales en esta especie.
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO DE
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3-71
Especies arbustivas en general: Algunas de las espcecies evaluadas, tales como arbustos de la
familia Eugenia o Clusia, pueden incluirse en áreas reducidas del morro de basuras.
3.7 FAUNA
3.7.1 Antecedentes
La caracterización de las especies en un sitio, ya sea en pro de un inventario o en pro de las
actividades de restauración ecológica, provee una aproximación de la variedad de formas de vida,
y aporta información de dicha variedad, tal como diversidad funcional (descriptores de la cadena
alimenticia) y heterogeneidad espacial (Gastón, 2004). Los análisis de inventarios de fauna son
útiles para definir los rangos de distribución geográfica de las especies y reconocer los cambios en
la distribución de los organismos en el espacio y el tiempo, incluyendo su relación con el impacto
generado por la actividad humana, como es el caso de los espacios altamente intervenidos,
propios de una ciudad moderna. Para la adecuada planeación y diseño de un inventario, debe
tenerse en cuenta la selección de los grupos taxonómicos apropiados y la implementación de los
métodos de muestreo adecuados para cada uno de ellos. Al inventariar y caracterizar el estado de
la biodiversidad de un sitio, es indispensable restringir los muestreos a sólo unos componentes de
la biodiversidad, ya que el conocimiento taxonómico, el financiamiento y el esfuerzo necesario para
obtener información, son algunos de los limitantes para la ejecución de este tipo de estudios.
(Villareal et al., 2006). Para el estudio del Morro de basuras de Moravia, se eligieron animales
silvestres de hábitat no esencialmente urbano, es decir, la fauna ocasional y permanente en
ecosistemas urbanos que también se encuentra en abundancia en otros habitaos, lo que revela su
adaptación parcial a la ciudad. El primer conjunto animal acomodado a habitaos urbanos, lo
constituyen diversos insectos. Estos animales componen una proporción sustancial de la biomasa
y riqueza de especies terrestres y juegan un papel significativo en el funcionamiento de todo tipo de
ecosistemas en tierra firme (MacGeoch & Chown 1998: MacGeoch et al. 2002), otro conjunto
animal para el que la ciudad constituye un hábitat propicio y sin igual en la naturaleza es el de los
ratones. El orden Rodentia, supone casi un tercio de todos los mamíferos, y entre ellos están
algunas de las plagas que padece el hombre. Tres especies, el ratón casero (Mus musculus), la
rata común (Rattus norvegicus) y la rata negra (Rattus rattus), las cuales de la mano del hombre,
se han hecho ecuménicas. Las aves, por su capacidad de dispersión son parte de la fauna
abundante en las ciudades donde encuentran refugio, sitios de nidificación y gran oferta alimenticia
(Rubio, 1995). Por consiguiente este tipo de fauna permite determinar la diversidad en diferentes
grupos funcionales.
A continuación se detallan algunas de las generalidades e importancia de los grupos muestreados
en el presente proyecto.
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO DE
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3-72
3.7.1.1 Artropofauna
Los Artrópodos constituyen el filo más numeroso y diverso del reino animal. Incluye, entre otros, a
los insectos, arácnidos, crustáceos, y los miriápodos. Existen más de un millón de especies
descritas, insectos en su mayoría, que representan al menos el 80% de todas las especies
animales conocidas. Varios grupos de artrópodos están perfectamente adaptados a la vida en el
aire, a diferencia de todos los demás filos de animales, que o son acuáticos o requieren ambientes
húmedos. Su anatomía, su fisiología y su comportamiento revelan un diseño simple pero
admirablemente eficaz.
Estos animales han sido usados como indicadores de cambios ambientales, debido a sus diversas
características y requerimientos ecológicos (Wettsteln & Schmidl, 1999). Entre ellos, los insectos
constituyen una proporción sustancial de la biomasa y riqueza de especies terrestres y juegan un
papel significativo en el funcionamiento de los ecosistemas; esto ha llevado al desarrollo de
diversos estudios que incluyen el uso de especies, taxa superiores, ensamblajes y comunidades
de, por ejemplo, libélulas, escarabajos, polillas, mariposas y hormigas en diferentes tipos de hábitat
(MacGeoch & Chown 1998: MacGeoch et al., 2002). Dentro de los artrópodos, además de los
insectos, se encuentran las arañas (Arachnida: Araneae), las cuales comprenden un grupo
faunístico diverso y ampliamente distribuido en todos los ecosistemas terrestres, invadiendo incluso
algunos ambientes dulceacuícolas (Turnbull 1973). Dentro del reino animal, alcanzan el séptimo
lugar entre los órdenes más diversos con alrededor de 35000 especies descritas, y cuyo número
real podría alcanzar la cifra de 170000, encontrándose la mayoría de las especies desconocidas en
las regiones tropicales (Coddington & Levi, 1991). Las arañas son consideradas además como uno
de los grupos entomófagos más abundantes en la naturaleza. A pesar de que son seres comunes y
de gran importancia para el equilibrio ecológico de poblaciones de invertebrados, el conocimiento
que se tiene de las arañas del neotrópico, es aún incipiente (Levi & Levi, 2002).
Las trampas de captura pitfall, han sido señaladas por Santos et al., (2007), como excelentes
medios de cualificación de la actividad de este grupo faunístico, en ambientes urbanos y rurales.
En este estudio, dicha actividad se menciona como relevante al momento de evaluar la calidad de
un suelo o el éxito de los programas de rehabilitación ambiental.
3.7.1.2 Avifauna
Las aves conforman un clado o clase, que se caracteriza por tener el cuerpo recubierto de plumas,
un pico sin dientes (excepto en ciertas aves extintas) y las extremidades anteriores modificadas
como alas. Todas las aves se reproducen mediante huevos y casi todas alimentan a sus crías. Se
conocen más de 9.000 especies de aves en el mundo, clasificadas en 29 órdenes. Cada orden se
divide en familias (unas 165) y las familias se subdividen en géneros (poco más de 2.000). Las
aves son muy diversas, y se han adaptado muy bien al entorno, razón por la cual se constituyen
como los vertebrados terrestres más abundantes. Poseen una serie de características que las
hacen ideales para inventariar gran parte de la comunidad con buen grado de certeza, y así
caracterizar los ecosistemas y el hábitat en que residen. Dichas características incluyen su
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3-73
comportamiento llamativo que los hace fáciles de detectar, además por ser el grupo animal mejor
conocido, su identificación es rápida y confiable, ya que la forma, coloración y diseño del plumaje
permiten obtener rápidamente una idea de la familia a la que pertenecen. Por otra parte las aves
presentan gran diversidad y especialización ecológica y esto las hace muy sensibles a
perturbaciones en el hábitat (Stotz et al., 1996). Adicionalmente, se pueden identificar por sus
cantos y llamados, los cuales son únicos de cada especie.
Cabe recordar que este grupo faunístico atrae la atención de científicos y del público en general.
Asimismo, este grupo ha sido ampliamente estudiado en el mundo y específicamente en Colombia,
donde se listan más de 1800 especies de aves, y es considerado uno de los países de mayor
diversidad de aves en el planeta (Proaves, 2008).
3.7.1.3 Herpetofauna
Este grupo lo conforman los anfibios y reptiles, animales que son básicamente ectotérmicos, esto
es, carentes de mecanismos internos capaces de regular de manera eficaz su temperatura
corporal. A pesar de las enormes diferencias que existen entre ambos anfibios y reptiles, desde
tiempos muy antiguos su estudio se ha efectuado de manera conjunta, una tradición que incluso ha
llegado hasta nuestros días. Tanto es así, que a los anfibios y reptiles que habitan una determinada
región se les conoce de manera conjunta y genérica como herpetofauna. Estos animales por ser
depredadores, tienen un importante papel en el control de insectos, roedores y otros vertebrados
que son parte de la red alimenticia.
3.7.1.4 Mastozoofauna
Los mamíferos son una clase de vertebrados que se caracterizan sobre todo por su hábito de
alimentación, donde las madres alimentan a sus crías a través de las mamas. De esta
característica proviene su nombre. Dadas las condiciones del Morro de basuras de Moravia, en las
que prima la abundancia de recursos alimenticios, se espera encontrar básicamente roedores, ya
que su plasticidad ecológica, les permite sobrevivir en este tipo de ambiente.
3.7.2 Metodología
3.7.2.1 Muestreo de Artrópodos
Se establecieron tres estaciones de muestreo. Cada estación de muestreo consistió de tres
trampas de caídas (pitfall) con diferentes atrayentes, separadas una de otra por una distancia
mínima de 30m. Cada trampa de caída consistió de un vaso plástico de 16 onzas enterrado a ras
del suelo, suspendido con un alambre sobre el vaso, donde se colocó una copa plástica de 2.5
onzas con excremento humano, fruta en descomposición y/o pescado en descomposición. Para
colectar los insectos atraídos a cada trampa, se utilizó Etanol al 70%, diluido un 20% en volumen
con agua para evitar su evaporación (Villareal et al., 2006). Estas trampas permanecieron en el
campo durante 48 horas sin ser recebadas. Todo el material biológico contenido en los vasos se
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3-74
colectó y se trasladó a bolsas plásticas rotuladas, con alcohol al 70% para el envío de las muestras
al laboratorio. Adicionalmente se muestreó una parcela de 2 X 2 m dentro de la cual se realizó
captura de grillos (Orthoptera: Acrididae), mediante el uso de la red entomológica o jama. La Figura
3.18 muestra la disposición de las trampas pitfall y el muestreo con jama o red entomológica.
Figura 3.18. Disposición en el campo de trampas pitfall y muestreo con jama para la captura de Artrópodos
El muestreo de arañas se realizó mediante la selección de 3 puntos de muestreo, cada punto de
muestreo contó con 1m2 de área. Para la captura de arañas, se ubicaron las telas de araña, se
espolvoreó fécula de maíz para mejorar la visibilidad de la tela y a continuación se colectaron las
arañas presentes en las telas, y aquellas que se encontraban en el área mediante captura directa o
búsqueda activa de especimenes, según la metodología de Turnbull (1973). La Figura 3.19
muestra algunas de las telas de araña muestreadas.
Figura 3.19. Telas de araña muestreadas para la captura de especimenes, identificación taxonómica y determinación de contaminantes
La Figura 3.20 muestra el procedimiento para la clasificación y curaduría de los especimenes para
el ingreso a la colección del museo.
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Figura 3.20. Procesamiento de especimenes para el ingreso al museo entomológico Francisco
Luis Gallego (MEFLG)
Los especimenes del grupo de artrópodos fueron depositados en alcohol al 70% para su posterior
traslado a la Universidad Nacional de Colombia. Previo al ingreso al Museo, se realizó un proceso
de curaduría que consistió en la limpieza, separación e identificación del material colectado,
mediante el uso de claves taxonómicas y comparación con el material anteriormente depositado en
el MEFLG, (Borror et al., 1992; Kaston 1972, Roth., 1993)
3.7.2.2 Muestreo de pequeños mamíferos no voladores
Se utilizaron 10 trampas tipo Sherman, en dos repeticiones en el tiempo, estas trampas
consistieron en un armazón de aluminio con un mecanismo especial de modo que se accionan
cuando el animal toma el alimento y se cierra la puerta de acceso, siendo sin duda la más simple
pero efectiva metodología de muestreo para este tipo de fauna (Wilson et al, 1996). Las trampas
fueron puestas al interior de viviendas y fueron colectadas después de 24 horas. Se utilizaron
bolsas de tela y guantes de carnaza para el traslado del material biológico al laboratorio de
Anatomía de la Universidad Nacional sede Medellín y al de la Colección Teriológica de la
Universidad de Antioquia, dónde fueron identificados y procesados los especimenes. La Figura
3.2.4 muestra el tipo de trampa utilizada en la captura de estos animales.
3.7.2.3 Muestreo de Aves
La observación de aves es uno de los métodos mas aplicados para conocer la composición de las
comunidades presentes en una determinada localidad. Se llevaron a cabo detecciones visuales y
auditivas con el fin de obtener la lista de especies lo mas completa y representativa posible. Este
método además permitió obtener datos sobre el comportamiento, ecología e historia natural de las
especies de aves (Villareal et al., 2006).
3.7.2.4 Muestreo de Reptiles
Muchos de los registros de reptiles resultan de observaciones casuales realizadas durante trabajo
de campo (Bruce, 1986). Para caracterizar la herpetofauna de la zona se realizó búsqueda activa
de los individuos y no un muestreo sistemático, según lo recomendado por Manzanilla & Pefaur,
(2000).
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Figura 3.21. Trampas Sherman utilizadas en la captura de pequeños mamíferos no voladores en el Morro de Basuras de Moravia.
3.7.3 Resultados
3.7.3.1 Artropofauna
Insectos
En total, se capturaron 534 individuos, distribuidos en 9 órdenes, 51 familias y 75 morfoespecies.
Como se observa en la Tabla 3.19, el orden más abundante fue Coleoptera con 195 Individuos y la
familia más abundante fue Formicidae con 122 Individuos. Respecto a las clases de trampas, se
observó que la captura realizada con pitfall (coprocebo) fue la más efectiva, capturando 195
individuos, mientras que el uso de trampas pitfall (pescado y fruta en descomposición) capturaron
93 y 112 individuos respectivamente. El uso de la trampa tipo jama permitió capturar 134
individuos.
Cabe resaltar la presencia de Palpada vinetorum y Palpada furcata, como primeros registros de
estas especies para el valle de Aburrá. La clasificación taxonómica de estas especies se describe a
continuación.
Reino: Animalia
Phylum: Arthropoda
Clase: Insecta
Orden: Diptera
Familia: Syrphidae
Subfamilia: Eristalinae
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Tribu: Eristalini
Género: Palpada
Especies: Palpada vinetorum, y Palpada furcata
En la Figura 3.22 se muestra el ingreso de la colección de artrópodos obtenidos en el Morro de
basuras, a la colección general en el MEFLG.
Figura 3.22. Parte de la colección de artrópodos del Morro de Basuras de Moravia, ingresando a la colección general en el Museo Entomológico Francisco Luís Gallego
Tabla 3.20. Lista de insectos presentes en el Morro de basuras de Moravia
ORDEN
Familia
Jama Pitfall
copro
Pitfall
fruta
Pitfall
pescado
Total
general
Blattodea (cucarachas)
Blattidae 5 4 9
Total Orden 5 4 9
Coleoptera (escarabajos)
Bostrichidae 2 2
Cantharidae 2 2
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ORDEN
Familia
Jama Pitfall
copro
Pitfall
fruta
Pitfall
pescado
Total
general
Coccinellidae 5 5
Curculionidae 1 1
Chrysomellidae 7 1 1 9
Hydrophylidae 1 1
Lagriidae 3 3
Nitidulidae 21 26 5 52
Staphylinidae 108 3 3 114
Tenebrionidae 2 1 2 1 6
Total Orden 19 132 34 10 195
Dermaptera (Tijeretas o tijerillas)
forficulidae 1 22 3 26
Total Orden 1 22 3 26
Diptera (Moscas, mosquitos y tábanos)
Agromyzidae 1 1
Callyphoridae 1 1 1 3
Chloropidae 6 1 1 8
Chyronomidae 2 3 5
Dolichopodidae 4 4
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ORDEN
Familia
Jama Pitfall
copro
Pitfall
fruta
Pitfall
pescado
Total
general
Drosophilidae 7 2 2 11
Lauxaniidae 5 5
Muscidae 10 8 1 19
Otitidae 1 1
Phoridae 1 2 3
Sepsidae 3 5 1 9
Sphaeroceridae 21 21
Stratiomydae 1 1
Syllidae 1 1
Syrphidae 2 2
Tachinidae 2 2
Tipulidae 5 5
Total Orden 51 36 7 7 101
Hemiptera
Aphididae 1 1 2
Cicadellidae 7 2 2 11
Coccinellidae 1 1
Coreidae 9 9
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ORDEN
Familia
Jama Pitfall
copro
Pitfall
fruta
Pitfall
pescado
Total
general
Cydnidae 2 2
Lygaeidae 1 1
Membracidae 3 3
Miridae 17 2 19
Pentathomidae 2 2
Simidae 1 1
Tingidae 2 2
Total Orden 42 1 5 5 53
Hymenoptera (Hormigas, abejorros y abejas)
Apidae 1 1
Braconidae 5 5
Chalcididae 1 1
Encyrtidae 1 1
Eupelmidae 1 1
Formicidae 1 25 35 61 122
Ichneumonidae 1 3 1 5
Total Orden 10 25 38 63 136
Lepidoptera (mariposas y polillas)
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ORDEN
Familia
Jama Pitfall
copro
Pitfall
fruta
Pitfall
pescado
Total
general
Heliconidae 1 1
Noctuidae 1 1
Pieridae 4 4
Total Orden 5 1 6
Orthoptera (saltamontes y grillos)
Acrididae 7 1 8
Total Orden 7 1 8
Total general 134 195 112 93 534
Arañas
En total, se capturaron 95 individuos pertenecientes a 4 familias y 13 morfoespecies, los resultados
obtenidos se sumarizan en la Tabla 3.20.
Tabla 3.21. Lista de arañas capturadas en el Morro de Basuras de Moravia
Familia Morfoespecie Número de
individuos
Aranaeidae sp1 24
Aranaeidae sp2 23
Aranaeidae sp3 10
Aranaeidae sp4 9
Aranaeidae sp5 1
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Familia Morfoespecie Número de
individuos
Lycosiidae sp1 4
Lycosiidae sp2 1
Lycosiidae sp3 7
Salticidae sp1 3
Salticidae sp2 1
Thomisidae sp1 4
Thomisidae sp2 7
Thomisidae sp3 1
Total 13 95
Otros artrópodos
Se encontraron 4 especimenes de milpiés (Diplopoda: Polyesmida: Strongylosomidae)
pertenecientes a la especie Oxidus gracilis, en las trampas de caída cebadas con pescado y
excremento.
Pequeños mamíferos no voladores
En total se capturaron 10 individuos pertenecientes a la misma especie, Mus musculus Linnaeus,
1758. Uno de los especimenes capturados escapó. Los especimenes restantes se sacrificaron por
medio de inhalación con éter; a continuación se procedió a la necropsia y extracción y
conservación a -70oC de los tejidos de hígado y riñón. Los tejidos se almacenaron bolsas ziplock,
debidamente rotuladas para el posterior análisis de contaminantes.
Aves
En los avistamientos realizados, se encontraron 9 especies de aves, todas ellas reportadas por
Hilty & Brown (1986) como comunes y ecológicamente tolerantes, presentes en zonas abiertas
urbanas y periurbanas (Tabla 3.21 y Figura 3.23).
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3-83
Tabla 3.22. Lista de las especies de aves avistadas en el Morro de Basuras de Moravia
Nombre común Nombre científico
Tórtola Zenaida auriculata (Des Murs, 1847)
Colibrí colirojo Amazilia tzacatl (De la Llave, 1833)
Sirirí Tyrannus melancholicus Vieillot, 1819
Bichofué Pitangus sulphuratus , Lafresnaye,1852
Turpial Icterus nigrogularis (Hahn, 1819)
Canario Sicalis flaveolata (Linnaeus, 1766)
Golondrina Notiochelidon cyanoleuca (Vieillot, 1817)
Petirrojo Pyrocephalus rubinus (Boddaert, 1783)
Gallinazo Coragyps atratus (Bechstein, 1793)
Pyrocephalus rubinus Amazilia tzacatl Zenaida auriculata
Figura 3.23. Aves avistadas en Moravia
Reptiles
Durante todas las visitas al sitio, y a pesar de la búsqueda activa, no se ha observado actividad de
estos animales.
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3-84
3.8 DETERMINACION DE CONTAMINANTES EN TEJIDO
ANIMAL
3.8.1 Antecedentes
3.8.1.1 Toxicidad de metales pesados, cianuros, fenoles, sulfuros y bencenos en tejidos
animales.
Dentro de los contaminantes de mayor relevancia en las cadenas tróficas, y en especial para los
animales superiores, se encuentran los metales pesados, los cianuros, fenoles, sulfuros y
bencenos. A continuación se describen algunas características de estos contaminantes, los
síntomas de toxicidad generados en los organismos que los acumulan, y algunos ejemplos de la
normatividad para determinar en que grado de riesgo se encuentra el organismo que presenta
exposición a un contaminante determinado.
Metales pesados
Los metales pesados están caracterizados por tener una densidad mayor a 5 g/ml y entre ellos se
encuentran aquellos denominados esenciales: cobalto: (Co), cobre (Cu), cinc (Zn), hierro (Fe),
manganeso (Mn), magnesio (Mg), molibdeno (Mo) y el níquel (Ni) y aquellos considerados no
esenciales: Mercurio (Hg), cadmio (Cd), níquel (Ni), cromo (Cr), arsénico (As) y plomo (Pb). Estos
últimos han sido ampliamente reportados por su toxicidad, por el hecho que no tienen función
biológica conocida y por su toxicidad en diferentes organismos, (Arroyave 2007; UNECE Aarhus
Protocol, 1998).
Relaciones entre metales pesados y algunos grupos faunísticos en la red alimenticia
Debido a la interacción normal que se desarrolla entre los productores y consumidores de todos
los ordenes en la red alimenticia, los contaminantes que se presentan en el suelo o en las aguas y
en las plantas, van a afectar considerablemente a todos los organismos que habitan el horizonte
superficial del suelo, en su gran mayoría invertebrados. Los predadores de dichos invertebrados,
tales como mamíferos y aves por tanto están en riesgo de contaminación por los metales presentes
en sus presas, (Heikens et al., 2001). A pesar que los metales pesados pueden entrar al ambiente
a través de varias fuentes de contaminación, tales como la concentración de metales en la
atmósfera o el uso de agroquímicos, la disposición de basuras y lodos se constituye como la fuente
principal de entrada de estos contaminantes al ambiente.
En referencia a la capacidad de cada grupo faunístico o especie de acumular metales pesados en
su organismo, existen reportes para diferentes artrópodos, tanto a nivel de laboratorio, como
estudios de campo. A través de dichos estudios, se ha podido determinar que los procesos de
biotransferencia de metales pesados, ocurren diferencialmente para las diferentes familias
estudiadas y ocasionando diferentes problemas en el crecimiento y desarrollo de las diferentes
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3-85
especies. A manera de ejemplo, estudios realizados con escarabajos del suelo, reportan altos
niveles de plomo y cadmio en Carabidos, y otros estudios reportan altos niveles de plomo en
Stafinilidos, y en algunas arañas (Jelaska, 2007). De otra parte, y en forma muy general se ha
establecido que la mayoría de taxones acumula los metales pesados en el siguiente orden de
concentración: Pb>Cr>Cd.
Efectos nocivos de los metales pesados en fauna
Respecto a los efectos de los metales pesados en los animales, se citan malformaciones,
acumulación en forma de gránulos especialmente en los intestinos, y cambios en los procesos de
desarrollo en particular aquellos relacionados con la madurez sexual y/o capacidad reproductiva.
En particular, una concentración de 2000 ppm de plomo en artrópodos estuvo asociada a
malformaciones de las extremidades, (Köhler et al., 2005). En el estudio de kitvatanachai et al.,
(2005), se reportó que la presencia de plomo redujo el porcentaje de eclosión de huevos de la
especie Culex kinkefaciatus, la producción de huevos y las tasas de emergencia.
Sánchez-Chardi et al., (2007) cita malformaciones de hígado y riñón, huesos y pulmones de
mamíferos no voladores que estaban expuestos a altas concentraciones de plomo, cromo y
cadmio.
Los efectos de la contaminación en diferentes especimenes, son variados, por ejemplo, el cadmio
se relaciona con daño a los riñones, huesos y pulmones. Este metal se acumula principalmente en
el riñón afectando procesos de reabsorción.
El cadmio también altera el metabolismo del calcio, condición que a su vez, redunda en
enfermedades del sistema óseo. Como rasgo general, se cita que después de una intoxicación con
cadmio, sobrevienen problemas de cáncer. En los organismos, la acumulación de cadmio y plomo
también altera el nivel de otros metales como cinc y hierro (Poprawa et al, 2003). En el caso de
plomo, en los ratones se ha reportado disfunción renal, daños en el hígado y reducción de la
fertilidad.
Los efectos de la contaminación por cinc también son variados. En el estudio realizado por
Augustyniak et al., (2008), con saltamontes de la especie Chorthippus brunneus se cita el efecto
negativo de la contaminación por cinc en el numero de huevos depositados, y en especial se cita el
efecto adverso de las altas concentraciones de cinc en el porcentaje de eclosión de los huevos y
retardo en el desarrollo de los embriones.
Contenido de Metales pesados en grupos faunísticos (casos reportados)
Los casos mas reportados son aquellos referentes a la acumulación de plomo, cromo y cadmio,
especialmente en artrópodos y mamíferos pequeños, como el caso de los ratones y ratas.
Artrópodos.
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO DE
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3-86
En el estudio realizado por Jelaska (2007), se reportan concentraciones de 0.32 a 0.87 ppm
de plomo y de 0.27 a 5.40 ppm de cadmio en escarabajos del género Carabus.
En el estudio realizado por Devkota (2000), se evaluó la relación existente entre las plantas
huéspedes contaminadas con plomo, cromo, cadmio y níquel y cuatro especies de saltamontes
que se alimentaban de ellas. Los autores reportaron que las concentraciones de metales pesados
en las plantas y en los saltamontes, estaban en el orden: Pb >Cd >Hg y que la concentración
promedio de plomo fue cerca de 55 y 20 veces mayor que la de mercurio y cadmio
respectivamente. En dicho estudio, la concentración de plomo siempre fue menor en los insectos
que en las plantas. Los resultados también sugirieron la alta afinidad de los saltamontes por el
cadmio, indicando su importancia como bioindicador de la contaminación por estos metales.
Mamíferos no voladores.
Los pequeños mamíferos no voladores también han sido referenciados como bioindicadores de
contaminación. En el estudio realizado por Sánchez-Chardi et al., (2007) se demuestra la
efectividad de la medición de algunos metales pesados en la comparación de características
morfológicas del riñón y del hígado en ratones expuestos a un área contaminada y en unos ratones
de referencia o blancos. Este estudio se llevó a cabo en un botadero de basura en Barcelona
(España). En dicho reporte, los autores atraparon ratones de la especie Apodemus sylvaticuse y
realizaron determinación de la concentración de metales pesados, mediante el método ICP Masas,
una técnica mas sensible que la Absorción Atómica. La Tabla 3.22 muestra los contenidos de
metales pesados reportados por Sánchez-Chardi et al., (2007).
Tabla 3.23. Contenidos (ppm en MS) de metales pesados en especimenes de Apodemus
sylvaticuse en dos sitios de captura, Sánchez-Chardi et al (2007).
Contaminante
Contenido en hígado Contenido en riñones
Captura
realizada en un
sitio control
Captura
realizada en el
botadero de
basura
Captura realizada
en un sitio control
Captura
realizada en
el botadero de
basura
Pb 0.41 0.68 0.73 1.10
Cd 0.3 0.44 0.92 1.44
Cr 0.71 1.32 <LD 3.61
El estudio de Poprawa et al, (2003) realizado en Polonia, reporta diferentes niveles de
concentración de plomo y cadmio en ratones de la especie Apodemou flavicollis, en un estudio
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO DE
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3-87
llevado a cabo en regiones de explotación de zinc y acero. Los autores señalan los cambios
histopatológicos observados en los riñones e hígado, como consecuencia de la exposición a dichos
contaminantes, aún en las concentraciones mas bajas. La Tabla 3.23 condensa los resultados
obtenidos en los muestreos realizados en las diferentes subregiones de las explotaciones
mencionadas.
Tabla 3.24. Contenidos (ppm en MS) de metales pesados en especimenes de Apodemus
flavicollis en diferentes sitios de captura, Poprawa et al, (2003).
Contaminante Sitio de muestreo Contenido en Hígado Contenido en Riñón
Pb
Borecka Forest 0.11 0.47
Warsaw 0.18 0.44
Krakow 0.22 1.43
Bukowno 17.61 93.21
Miasteczko Sl 0.81 2.51
Cd
Borecka Forest 0.16 0.55
Warsaw 0.34 1.19
Krakow 0.25 1.16
Bukowno 8.66 23.58
Miasteczko Sl 4.0 6.59
Dentro de los contaminantes más importantes, también se encuentran el cianuro, el sulfuro, el
benceno y los fenoles. A continuación sus antecedentes.
Cianuro
Con este nombre se conocen los radicales de representación CN- que puede ser gases incoloros
como el cianuro de hidrógeno (HCN), o el cloruro de cianógeno (CNCl) o encontrarse en forma de
cristales como el cianuro de sodio (NaCN) o el cianuro de potasio (KCN). El cianuro,
particularmente el ácido cianhídrico, se describe con un olor a almendras amargas, pero no
siempre emana olor y no todas las personas pueden detectarlo. Además el límite de detección del
olor es cercano a la concentración donde comienza a ser tóxico. El cianuro no es persistente, ya
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO DE
MORAVIA: FASE I
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3-88
que en la naturaleza se destruye por acción de la luz solar, descomponiéndose por oxidación en
gases como COx y NOx, (Dasha et al., 2009).
Es un producto que se encuentra con regularidad en la naturaleza en diversos microorganismos,
insectos y en el estado de crecimiento de muchas plantas como un mecanismo de protección, que
los convierte en una fuente alimenticia poco atractiva durante ese periodo.
El cianuro está presente en forma natural en algunos alimentos como las almendras y el cazabe.
En ellos se encuentra con el nombre de amigdalina, en concentraciones que oscilan entre los 377 y
los 2.500 ppm. También se encuentra presente por generación antropogénica, como por los
escapes de los automóviles, humo del cigarrillo y la sal industrial que se usa para derretir el hielo
de los caminos.
Se menciona que el principal efecto nocivo y letal de las diversas variedades de cianuro es el
impedir que el oxígeno portado por los glóbulos rojos en la sangre oxigenada de las arterias llegue
las demás células del organismo. Los efectos dependen de la forma en la que se encuentre el
cianuro sea como gas o como sal. En los mamíferos los primeros indicios de un envenenamiento
por cianuro son una respiración agitada, falta de aire, seguido por la pérdida de conciencia. La EPA
reportó que concentraciones entre 40 a 200 mg/l son consideradas tóxicas para los mamíferos y
humanos. El cianuro de hidrógeno y las sales de cianuro pueden causar irritación y ampollas en la
piel.
En el suelo, algunos compuestos de cianuro pueden formar cianuro de hidrógeno que luego se
evapora mientras que otros compuestos de cianuro se transforman a otras formas químicas por la
acción de microorganismos en el suelo. En concentraciones altas, el cianuro es tóxico a estos
microorganismos por lo que sin ser cambiado a otras formas atraviesa el suelo llegando así hasta
el agua subterránea.
Se menciona que los efluentes industriales contienen entre 0.01 y 10 ppm de cianuro.
Respecto a la normatividad, la Agencia de Protección del Medio Ambiente de EE. UU. (EPA) regula
los niveles permitidos de cianuro en el agua potable. El nivel máximo de cianuro permitido en el
agua potable es 0.2 ppm. La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. (OSHA,
por sus siglas en inglés) ha establecido un límite para el cianuro de hidrógeno y la mayoría de las
sales de cianuro de 10 ppm en el aire del trabajo.
Sulfuros
Con este nombre se conocen las combinaciones del azufre con número de oxidación -2 y un
elemento químico. Hay unos pocos compuestos covalentes del azufre, como el disulfuro de
carbono (CS2) y el sulfuro de hidrógeno (H2S) que son también considerados como sulfuros. Uno
de los sulfuros más importantes es el de hidrógeno. Este compuesto es un gas con olor a huevos
podridos y es altamente tóxico. Pertenece, también a la categoría de los ácidos por lo que, en
disolución acuosa, se le denomina ácido sulfhídrico. En la Naturaleza, se forma en las zonas
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pantanosas y en el tratamiento de lodos de aguas residuales, mediante transformaciones
anaeróbicas del azufre contenido en las proteínas o bien por reducción bacteriana de sulfatos. Se
desprende también en las emisiones gaseosas de algunos volcanes y es asimismo un subproducto
de algunos procesos industriales. La toxicidad del sulfhídrico es parecida a la del cianhídrico. La
causa por la cual a pesar de la presencia más común de este compuesto hay relativamente pocos
muertos causados por el mal olor con que va acompañado. Sin embargo, a partir de los 50 ppm
tiene un efecto narcotizante sobre las células receptoras del olfato y las personas afectadas ya no
perciben el olor. A partir de los 100 ppm se puede producir la muerte. Como la densidad del
sulfhídrico es mayor que la del aire se suele acumular en lugares bajos como pozos. El sulfhídrico
parece actuar principalmente sobre los centros metálicos de las enzimas, bloqueándolas e
impidiendo de esta manera su funcionamiento. Para el tratamiento se recomienda llevar al afectado
lo más rápidamente posible al aire fresco y aplicar oxígeno puro. Además el ión sulfuro se combina
con la hemoglobina del mismo modo que el oxígeno precipitando la asfixia del organismo.
Otros compuestos de importancia en la polución del aire lo constituyen los óxidos de sulfuro SOx,
para el cual se cita un límite máximo permitido en el ambiente de 365 g/m3 para un periodo de 24
horas, (Yang et al., 2008).
En mamíferos, la exposición a niveles bajos de ácido sulfhídrico puede producir irritación de los
ojos, la nariz o la garganta. También puede provocar dificultades respiratorias en personas
asmáticas. Exposiciones breves a concentraciones altas de ácido sulfhídrico (mayores de 500
ppm) puede causar pérdida del conocimiento y posiblemente la muerte. En la mayoría de los
casos, las personas que pierden el conocimiento parecen recuperarse sin sufrir otros efectos. Sin
embargo, algunas personas parecen sufrir efectos permanentes o a largo plazo tales como dolor
de cabeza, poca capacidad para concentrarse, mala memoria y mala función motora. No se han
detectado efectos a la salud en personas expuestas al ácido sulfhídrico en las concentraciones que
se encuentran típicamente en el ambiente (0.00011-0.00033 ppm). No hay información que
demuestre que personas se hayan envenenado al ingerir ácido sulfhídrico.
Se tiene poca información sobre lo que sucede cuando se expone al ácido sulfhídrico a través de la
piel. Sin embargo, se sabe que es necesario tener cuidado con el ácido sulfhídrico en forma de
líquido comprimido ya que puede causar quemaduras de la piel por congelación.
A pesar de la alta toxicidad del sulfhídrico para los mamíferos hay muchos microorganismos que
toleran elevadas concentraciones de este gas o que incluso se alimentan de ello.
En los suelos una cantidad excesiva de sulfuro de hidrogeno (H2S) disminuye la absorción de
nutrientes, debido a que disminuye la respiración de las raíces.
Respecto a la normatividad, La OSHA ha establecido una cantidad máxima de 20 ppm para el
ácido sulfhídrico en el aire del trabajo, y un límite de 50 ppm durante un período máximo de 10
minutos si no ocurre exposición adicional. El NIOSH recomienda un límite de exposición máximo
(REL) de 10 ppm durante un período de 10 minutos.
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La normatividad expedida por la World Health Organization WHO (2006), indica como límites
máximos permitidos en un periodo de 24 horas 125 µg/m-3
.
Bencenos
Son hidrocarburos poliinsaturados de formula molecular C6 H6 con forma de anillo. Por lo general
son líquidos incoloros de de aroma dulce y sabor ligeramente amargo, que evaporan rápidamente y
son poco solubles en agua. Son sumamente volátiles y se forman tanto en procesos naturales
como actividades humanas.
Del benceno se derivan otros hidrocarburos entre los que se encuentran el Tolueno, el orto-xileno,
meta-xileno y para-xileno y otros llamados polinucleicos que son el, antraceno y el pireno. Los
volcanes e incendios forestales constituyen fuentes naturales de benceno. El benceno es también
un componente natural del petróleo crudo, gasolina y humo de cigarrillo.
En cuanto a la toxicidad que el benceno genera en la persona que ha estado expuesta a este
elemento, una conducta de aparente embriaguez por lo que se le conoce entre los trabajadores
industriales como ―borrachera de benceno" y se caracteriza por euforia, andar inestable y
confusión. La recuperación de la intoxicación con benceno es total a menos que la duración de la
exposición haya ocasionado cambios patológicos permanentes. El envenenamiento crónico con
benceno es de una importancia toxicológica mayor.
Al igual que la mayoría de los solventes orgánicos, el benceno tiene una acción depresiva sobre el
sistema nervioso central en altas concentraciones, pudiendo causar graves reacciones narcóticas.
Los efectos no son específicos y pueden variar de simples manifestaciones como mareo o dolor de
cabeza, hasta trastornos del sistema respiratorio e incluso paralizar a una persona y producirle la
muerte. Se le cataloga como cancerígeno de primer orden y está ampliamente documentado su
efecto adverso en los procesos de inflamación y reducción en el funcionamiento de enzimas
oxidativas, (Kalf et al., 1989).
La presencia del Benceno en el suelo debe a descargas industriales, eliminación de desechos que
contienen esta sustancia y fugas de gasolina en almacenamientos subterráneos. El Benceno es
biodegradable en el suelo bajo condiciones aerobias.
Fenoles
El fenol en forma pura es un sólido cristalino de color blanco-incoloro a temperatura ambiente. Su
fórmula química es C6H5OH, y tiene un punto de fusión de 43ºC y un punto de ebullición de 182ºC.
el grupo funcional del fenol se denota como Ph-OH. El Fenol es conocido también como ácido
fénico. Puede sintetizarse mediante la oxidación parcial del benceno.
El fenol es una sustancia manufacturada, de la cual resulta el producto comercial en forma de
líquido. Según se conoce, los efectos del fenol se dan aun cuando éste no sea percibido por el
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olfato humano. El fenol se evapora más lentamente que el agua y una pequeña cantidad puede
formar una solución con agua.
La toxicidad se presenta al ser ingerido en altas concentraciones: caso en el que puede causar
envenenamiento, vómitos, decoloración de la piel e irritación respiratoria, convulsiones.
Desafortunadamente es uno de los principales desechos de industrias carboníferas y
petroquímicas; como consecuencia el fenol entra en contacto con cloro en fuentes de agua
tratadas para consumo humano, y forma compuestos fenilclorados, muy solubles y citotóxicos por
su facilidad para atravesar membranas celulares. También es utilizado como desinfectante, (Islas
et al., 1987).
En seres humanos los vapores y líquidos del fenol son tóxicos y pueden ingresar fácilmente al
cuerpo por vía cutánea. Los vapores inhalados lesionan las vías respiratorias y el pulmón. El
contacto del líquido con la piel y los ojos produce severas quemaduras (el fenol es un poderoso
tóxico protoplasmático). La exposición prolongada paraliza el sistema nervioso central y produce
lesiones renales y pulmonares. La parálisis puede desembocar en la muerte. Los síntomas que
acompañan la afección son cefalalgias, zumbido en los oídos, mareos, trastornos
gastrointestinales, obnubilación, colapso, intoxicación, pérdida del conocimiento, respiración
irregular, paro respiratorio (apnea), paro cardíaco y, en algunos casos, convulsiones. El fenol
ejerce efectos teratógenos y cancerígenos, (Región de Murcia, 2007).
Por lo común, el olor y sabor alarmantes evitan lesiones por ingesta. En las plantas Inhibe la
permeabilidad pasiva y el crecimiento. (EPA, 2008).
Debido a la degradación microbiana (aeróbica o anaeróbica) la acumulación de fenol en el suelo
es escasa; el nivel de esta acumulación depende de la presencia de minerales arcillosos (gran
afinidad con el óxido de aluminio).
En cuanto a la normatividad la máxima concentración admisible en los países de la Unión Europea
para fenoles en agua potable es de 0.5 g/l. (EPA, 2008).
Umbrales de emisión establecidos por el RD 508/2007: Umbral de emisión al suelo: 20 kg/año.
3.8.2 Metodología
3.8.2.1 Determinación de contaminantes en tejido animal
Diversos ejemplares de grillos (Orthoptera: Acrididae), arañas, (Araneidae: Gasteracantha),
cucarachas (Blattodea: Blattidae), coleópteros (Coleóptera: Nitidulidae) y ratones (Mus musculus
Linnaeus) se capturaron de acuerdo al método de trampeo descrito anteriormente. Una vez
capturados, los especimenes de artrópodos se conservaron en una solución acuosa de etanol al
70%, hasta el momento de su identificación. Posterioremente, las muestras se almacenaron en la
misma solución a -20oC. Los ejemplares de Mus musculus capturados, se identificaron, y se
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procedió al sacrificio por medio de inhalación con éter y posterior disección con el fin de obtener los
riñones, hígado cráneo y demás resto del cuerpo para posterior análisis. Los órganos disectados y
debidamente rotulados se almacenaron a -20oC. Una vez el laboratorio indicó la disponibilidad de
tiempo, recursos y espacio para el análisis, se procedió al secado de todos los especimenes y
tejidos a analizar. Dicho procedimiento se llevó a cabo en un horno a 60oC, por un periodo de 5
días, con el fin de obtener peso constante en los tejidos. Una vez secos, se procedió al traslado y
recepción de las muestras, en el laboratorio GDCON, en la Sede de Investigaciones Universitaria,
de la Universidad de Antioquia. El material a analizar se codificó y se procedió con la digestión de
las muestras y la lectura de metales pesados. La metodología de digestión y lectura de
contaminantes, se detalla a continuación y siguió el mismo procedimiento que el utilizado para la
respectiva determinación en material vegetal.
3.8.2.2 Determinación de plomo (Pb), cromo (Cr), cadmio (Cd) y Níquel (Ni)
Para la determinación de estos metales pesados, los tejidos se secaron en la mufla a 100ºC por
espacio de 12 horas. Enseguida, se pasaron por el tamiz de 2mm. 1g de material tamizado, se
llevó de nuevo a la mufla, con el propósito de obtener las cenizas de material (400ºC por 20
minutos). La digestión ácida, se llevó a cabo mezclando 5ml de HNO3 y 5 ml de HClO4, a
temperatura de ebullición. La mezcla resultante se evaporó con el propósito de reducir el volumen y
concentrar la muestra. La mezcla se filtra y se lleva a un volumen final de 25 ml. La solución
resultante, es la que se utiliza para medir el contenido de estos metales pesados por medio de
espectrometría de absorción atómica.
Una vez las soluciones estuvieron listas para la lectura de AA, se llevaron al laboratorio de Análisis
Instrumental de la SIU, para la calibración y lectura de absorción, utilizando un espectrómetro GBC
932. Con el fin de corroborar la exactitud de los datos obtenidos, cada 6 muestras se inyectó un
estándar de concentración conocida.
3.8.2.3 Determinación de cianuros, sulfuros y fenoles
Para la determinación de estos compuestos, se utilizó el cuerpo de los ratones, previamente
sometió al proceso de secado.
La determinación de cianuros totales se llevó a cabo siguiendo el método del electrodo selectivo.
Para dicho procedimiento se realiza una extracción inicial de cianuros totales mediante reflujo de la
muestra con un ácido fuerte, posteriormente el ácido cianhídrico se adsorbe en una disolución de
hidróxido de sodio (NaOH). El ion cianuro en la disolución adsorbente se determina entonces por
potenciometría, usando un electrodo selectivo de ion específico para cianuros, en combinación con
un electrodo de referencia de doble junta y un potenciómetro que cuenta con una escala expandida
en milivoltios o un medidor específico de iones (Comunicación personal con el Grupo Técnico del
Laboratorio GDCON, 2008; NMX-AA-058-SCFI, 20011).
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Para la determinación de sulfuros se puede utilizar el método del azul de metileno, que se basa en
la reacción del sulfuro, el cloruro férrico y la dimetil-para-fenilendiamina para producir el azul de
metileno. Una vez desarrollado el color, se añade fosfato de amonio para eliminar el color debido al
cloruro férrico. Posteriormente se realiza la lectura de absorbancia en un espectrofotómetro o foto
colorímetro con filtro para leer a 664 nm, (Comunicación personal con el Grupo Técnico del
Laboratorio GDCON, 2008; NMX-AA-058-SCFI, 20052).
La determinación de fenoles se llevó a cabo mediante el método de destilación y lectura
colorimétrica. El método esta basado en la destilación de los fenoles y la subsiguiente reacción de
estos con 4-aminoantipirina a un pH de 10 ± 0.1 en presencia de ferricianuro de potasio, formando
compuestos de un color amarillo intenso a rojo, los cuales son extraídos de la disolución acuosa
con cloroformo midiendo su absorbancia a una longitud de onda de 460 nm o bien leer
directamente el complejo formado a 510 nm (Comunicación personal con el Grupo Técnico del
Laboratorio GDCON, 2008; NMX-AA-050-SCFI-2001, 2/193) .
3.8.3 Resultados
Los resultados obtenidos para el contenido de metales pesados se sumarizan en la Tabla 3.24 y
los resultados obtenidos para fenoles, sulfuros y cianuros en la Tabla 3.25
Tabla 3.25. Contenido de metales pesados (ppm, en MS) en tejido animal, procedente de
muestras capturadas en el Morro de Basuras de Moravia.
Tejido Plomo (ppm) Cromo (ppm) Cadmio (ppm) Níquel (ppm)
Arañas 5.01 <LD 10.314 <LD
Coleópteros <LD <LD 2.160 <LD
Grillos <LD <LD 1.181 <LD
Cucarachas <LD <LD 3.39 9.5
Ratón (cráneos) 45.05 <LD 0.724 <LD
Ratón (cuerpo) 8.05 <LD 0.573 <LD
Ratón (hígado) <LD <LD 0.184 <LD
Ratón (riñón) <LD <LD 6.738 <LD
<LD: Contenido del metal se encuentra por debajo del límite de detección del método analizado
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Tabla 3.26. Contenido de fenoles, cianuros y sulfuros ppm pesados en tejido animal,
procedente de muestras capturadas en el Morro de Basuras de Moravia
Tejido Fenoles (mg/Kg) Cianuros (mg /Kg) Sulfuros (mg /Kg)
Cuerpos de ratón 0.07 <LD <LD
<LD: Contenido del metal se encuentra por debajo del límite de detección del método analizado
De acuerdo a los resultados observados en la Tabla 3.24, los tejidos animales analizados,
contienen plomo y cadmio principalmente, aunque se encontraron concentraciones de níquel en
cucarachas.
3.8.3.1 Contenido de plomo
Se encontraron contenidos de plomo desde 5.01 a 45.5 ppm en materia seca. Los tejidos en donde
se presentaron las concentraciones detectables de este metal fueron: arañas (5.01), 8.05 (en el
cuerpo de los ratones) y 45.05 (cráneos de ratón), respectivamente.
Estudios previos (Propawa, 2003) señalan que ratones de la especie Apodemos sylvaticus
capturados en sitios de contaminación por trabajos con acero y zinc contenían 17.61 y 93.21 ppm
de plomo en sus tejidos de hígado y riñón, respectivamente. El estudio de Rogival et al., 2007,
reporta información acerca de los contenidos de plomo en tejidos de diversas especies de ratones,
capturados en sitios contaminados y no contaminados. En este caso, los sitios no contaminados se
asociaron con concentraciones entre 0.5 y 7 ppm, mientras que los tejidos provenientes de sitios
contaminados llegaron hasta 20 ppm. En el presente proyecto, el contenido de plomo en el cuerpo
de los ratones, alcanza un nivel muy alto.
Respecto al contenido de plomo en arañas, el estudio de Wilczek et al., (2008), reporta contenidos
de plomo entre 6.3 y 50 ppm de plomo en las especies X. nemoralis, A. labyrinthica y L. triangularis
en dos sitios diferentes de Polonia, con diferentes grado de contaminación por metales. El mismo
estudio, cita que la determinación de metales pesados en arañas, sirve como indicador de metales
pesados en ambientes presumiblemente contaminados, y como estos organismos agregar e
introducen contaminantes a la red alimenticia.
3.8.3.2 Contenido de cadmio
El contenido de cadmio en las arañas muestreadas en el presente estudio fue de 10.31 ppm. Este
valor está en el rango de los valores reportados por Wilczek et al., (2008), donde se indican
contenidos de cadmio entre 12 y 102 ppm de cadmio en las especies X. nemoralis, A. labyrinthica y
L. triangularis en dos sitios diferentes de Polonia, con diferentes grado de contaminación por
metales.
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3-95
El contenido de este metal en Coleópteros procedentes de Moravia, se determinó en 2.60 ppm. El
estudio realizado por Jelaska et al., (2007), reporta contenidos de cadmio en diversas especies del
género Carabus, colectados en diversos sitios de la región norte de Croacia, contaminados con
diferentes metales. En dicho estudio, contenidos en coleópteros variaron entre 3.5 y 1.79 ppm de
cadmio.
En el presente estudio, la concentración de cadmio en cucarachas (Blattodea), se determinó en
3.39 ppm. En 1994, Rabitshc reportó concentraciones en un rango desde 2 hasta 7 ppm, para
individuos analizados, pertenecientes a varios géneros. Sin embargo, la literatura específica
respecto a este tipo de insectos no es muy frecuente.
El estudio de Pedersen et al., (2008) indica que el cadmio no es ingerido directamente por los
artrópodos pero que llega fácilmente a su sistema digestivo a través del microvello que recubre el
tracto medio, mediante el transporte celular mediado por canales de Ca+2.
Respecto al contenido de cadmio en ratones, el estudio de Rogival et al., 2007, reporta información
acerca de los contenidos de cadmio en tejidos de diversas especies capturadas en sitios
contaminados y no contaminados. Para este metal, los sitios no contaminados se asociaron con
concentraciones entre 0.66 y 3.26 ppm, mientras que los tejidos provenientes de sitios
contaminados llegaron hasta 57 ppm.
3.8.3.3 Contenido de Níquel
De acuerdo a los análisis realizados, se encontraron 9.5 ppm de Ni, en los tejidos de cucarachas,
siendo ésta la única concentración por encima de los límites de detección del método utilizado.
3.8.3.4 Contenido de fenoles, cianuros y sulfuros
No se encontraron cantidades importantes de estos contaminantes en las muestras analizadas
(cuerpos de ratón).
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3.9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El cerro de basuras de Moravia, por sus características constituye una inigualable fuente de
alimentación para muchos animales silvestres, aunque la riqueza y diversidad de animales no son
comparables con los de un ecosistema natural, cabe anotar que es mucho mayor que en otros
ecosistemas urbanos como el centro de la ciudad. Esto debido a la alta concentración de recursos
alimenticios, a la localización geográfica dentro del centro urbano y al proceso de revegetación que
ha venido ocurriendo en forma natural por un periodo de más de un año.
El reporte de dos especies de insectos no reportados previamente reportadas para el Valle de
Aburrá, sugiere la falta de estudios de fauna silvestre de hábitat no esencialmente urbano, más aún
en sitios altamente perturbados.
Es importante seguir realizando estudios que monitoreen la diversidad de fauna en Moravia, para
poder evaluar su restauración ecológica. Asimismo, sería muy interesante establecer un programa
educacional en el que a través de la experiencia inigualable del Morro de Basuras, se pueda
enseñar a la comunidad el impacto negativo de los basureros, su interferencia con la vida animal y
la posibilidad de rehabilitación de la zona.
En cuanto a la determinación de contaminantes en animales habitantes del cerro, se observaron
muestras con concentraciones considerables de plomo y cadmio, principalmente. La presencia de
plomo y cadmio en los tejidos analizados, sugiere una transferencia a través de la red alimenticia
presente en el cerro de Moravia. Esta transferencia propuesta concuerda con los resultados en
vegetales y suelo, donde se encontraron altas concentraciones de plomo (hasta de 9624 ppm en
suelos y 123 ppm en vegetales) y concentraciones considerables de cadmio (13.44 en suelo, y 22
ppm en vegetales).
Los ratones y artrópodos habitantes del cerro de Moravia, están continuamente expuestos a
material de suelo particulado, a la ingesta casual de plantas cultivadas en el cerro y posiblemente
al contacto/ingestión de lixiviados. Dicha exposición supone el ingreso de estos contaminantes a su
organismo, por vías directas de ingestión. Al respecto, Rogival et al., (2007) sugieren que los
metales pesados pueden ingresar a los ratones y otros animales, mediante la vía respiratoria.
Estos hallazgos incrementan la posibilidad de que estos metales pesados estén entrando a la red
alimenticia en el microambiente del Morro de basuras de Moravia.
La presencia de metales pesados en el tejido animal analizado, refuerza la necesidad de continuar
un proceso de descontaminación, rehabilitación y monitoreo constante de las condiciones
ambientales del cerro, teniendo en cuenta todos los integrantes de la red alimenticia.
Las concentraciones de metales halladas en los organismos pertenecientes a distintos niveles
tróficos estudiados de la fauna del Morro de basuras Moravia, indican que se están llevando a cabo
procesos de transferencia biológica al interior de las redes alimenticias del Morro, lo cual ratifica al
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Morro de basuras como un foco de contaminación para la ciudad y reclama a su vez un rápido
tratamiento y mitigación de los impactos de potencial ocurrencia.
En relación a la contaminación de la fauna por la exposición a metales pesados, las
recomendaciones principales son las de reducir el grado mismo de la contaminación con medidas
indirectas a la fauna, como son la remediación (fitorremediación, biorremediación). Aparte de esta
recomendación se llama la atención sobre el riesgo en el que estaría la población, al haberse
comprobado la transferencia de metales pesados desde el suelo a componentes de la cadena
alimenticia). Aparte de esta recomendación se llama la atención sobre el riesgo en el que estaría
la población, al haberse comprobado la transferencia de metales pesados desde el suelo a
componentes de la cadena alimenticia.
3.10 REFERENCIAS
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3.11 ANEXOS
Datos Generales de las Especies Presentes en el Morrode Moravia o Especies Reportadas
por su Potencial Fitorremediador
Pelargonium hortorum
Orden: Genariales
Familia: Geraniaceae
Género: Geranium
Hábitat: Necesita de bastante luz (al menos durante 12 horas), toleran el sol directo. Si la tiene
dentro de su casa colóquela en un lugar fresco, con buena circulación de aire.
Requerimientos de suelo y fertilidad: requieren un terreo ligeramente acido, con un pH de 6.5.
Debe ser un terreno suelto, con un buen drenaje que evite el encharcamiento. Si el terreno es
arcilloso conviene añadir abono orgánico.
Potencial fitorremediador: reportada si (X) no ( )
Contaminantes que fitorremedia: Pb
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Solanum nigrum
Orden: Solanales
Familia: Solanaceae
Genero: Solanum
Hábitat: Zonas templadas de todo el mundo, terrenos umbríos y húmedos, orillas, campos sin
cultivar.
Requerimientos de suelo y fertilidad: suelos moderadamente húmedos a húmedos, suelos ricos en
bases, pH de 5.5 a 8, principalmente suelos ricos en nitrógeno.
Potencial fitorremediador: reportada si (X) no ( )
Contaminantes que fitorremedia: Cd. Referencia: Sun/2008
Brassica juncea
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Orden: Capparales
Familia: Brassicaceae
Género: Brassica
Hábitat: Se presenta en climas templados, tropicales secos y tropicales húmedos. Tolera altitudes
de 500 a 4200 m y temperaturas medias anuales de 6 - 27 º C, pero los cultivos derivados crecen
mejor con una temperatura media mensual entre 15 y 18 º C.
Requerimientos de suelo y fertilidad: suelos con pH de 4.3 a 8.3; cultivos derivados de la especie
prefieren suelos ligeramente ácidos.
Potencial fitorremediador: reportada si (x) no ( )
Contaminantes que fitorremedia: mercurio, cadmio, uranio, Referencia: Moreno, Shekhar; Cao L
et al 2005/2008
Bidens pilosa
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3-110
Orden: Asterales
Familia: Asteraceae
Genero: Bidens.
Hábitat: Común en suelos modificados, fértiles y con sombra. Campos de cultivo, orillas de
caminos, lugares perturbados. En forma natural se encuentra en taludes y alrededor de ríos de 0 a
2500msnm. Es una de las especies más comunes en lo trópicos.
Requerimientos de suelo y fertilidad:
Potencial fitorremediador: reportada si ( ) no(x)
Familiar cercano reportado: Bidens maximowicziana
Contaminantes que fitorremedia: Pb, Referencia: Hong-gi, et al/2007
Lepidium virginicum
Orden: Brassicales
Familia: Brassicaceae
Genero: Lepidium
Hábitat: En terrenos baldíos y cultivados, principalmente en zonas húmedas y cerca de corrientes
de agua.
Requerimientos de suelo y fertilidad:
Potencial fitorremediador: reportada si ( ) no (x)
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3-111
Familiar cercano reportado: Lepidium sativum
Contaminantes que fitorremedia: As
Referencia: Robinson, ed al/2002
Arachis pintoi
Orden: Fabales
Familia: Fabaceae
Genero: Arachis
Hábitat: se adapta bien en regiones tropicales con alturas de 0 a 1800 msnm y con precipitación de
2000 a 3500 mm anuales.
Requerimientos de suelo y fertilidad: Se desarrolla adecuadamente en diversos tipos de suelos,
desde los oxisoles, ácidos y pobres en nutrientes, hasta aquellos encontrados en la zona cafetera
de mejor fertilidad.
Potencial fitorremediador: reportada si ( ) no (x)
Contaminantes que fitorremedia:
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Ricinus comunis
Orden: Malpighiales
Familia: Euphorbiaceae
Genero: Ricinos
Hábitat: nativo de África tropical, y actualmente naturalizado en los climas templados de todo el
mundo.
Requerimientos de suelo y fertilidad: Todo tipo de suelos. Resistente a la sequia. No aguanta el frío
de cierta intensidad.
Potencial fitorremediador: reportada si (x ) no ( )
Contaminantes que fitorremedia: Cd, Pb, Ni, Cu
Urochloa maxima
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3-113
Orden: Poales
Familia: Poaceae
Género: Urochloa
Hábitat: Campos y lugares abandonados, orillas de caminos, orillas de lagunas salinas de amplia
adaptación. Áreas secas y semi-húmedas.
Requerimientos de suelo y fertilidad: crece en casi cualquier tipo de suelo siempre que sean bien
drenados húmedos y fértiles, aunque algunas variedades son tolerantes a baja fertilidad y bajo
drenaje. Toleran bajo pH y alta alcalinidad.
Potencial fitorremediador: reportada si ( ) no (x)
Contaminantes que fitorremedia:
Cucúrbita máxima
Orden: Cucurbitales
Familia: Cucurbitaceae
Género: Cucúrbita
Hábitat: Es originaria de Sudamérica, donde crece de forma silvestre.
Requerimientos de suelo y fertilidad: Crecen en cualquier tipo de suelo de calidad, que no se seque
con rapidez y un lugar con mucho sol.
Requerimientos de suelo y fertilidad: Crecen en cualquier tipo de suelo de calidad, que no se seque
con rapidez y un lugar con mucho sol.
Alternanthera albotomentosa
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Orden: Caryophyllales
Familia: Amaranthaceae
Género: Alternanthera
Hábitat: laderas, de 1800 a 2000msnm
Requerimientos de suelo y fertilidad:
Potencial fitorremediador: reportada si ( ) no(x)
Familiar cercano reportado: A. philoxeroides
Contaminantes que fitorremedia: Cd, Pb, Zn, Referencia: Liu et al/2007
Ipomea tiliaceae
Orden: Solanales
Familia: Convolvulaceae
Género: Ipomea
Hábitat: Zona tropical americana, sitios alterados y soleados
Requerimientos de suelo y fertilidad: Los suelos de textura gruesa, sueltos, desmenuzables,
granulados y con buen drenaje, son los mejores. La textura ideal es franco-arenosa, junto a una
estructura granular del suelo. Tolera los suelos moderadamente ácidos, con pH comprendidos
entre 4,5 a 7,5, siendo el óptimo pH = 6.
Potencial fitorremediador: reportada si ( ) no(x)
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO DE
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN
3-115
Familiar cercano reportado: Ipomea acuática
Contaminantes que fitorremedia: Cd, Pb, Cu, Referencia: Cai, et al
Amaranthus spinosus
Orden: Caryophillales
Familia: Amaranthaceae
Género: Amaranthus
Hábitat: se desarrolla muy bien en sitios soleados, a orillas de caminos, dentro de cultivos diversos,
rastrojos y en potreros y bordes de canales de irrigación
Requerimientos de suelo y fertilidad:
Potencial fitorremediador: reportada si ( ) no(x)
Familiar cercano reportado: Amaranthus graecizans
Contaminantes que fitorremedia: Pb, Zn, Cu, Ni, Referencia: Charry, et al
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO DE
MORAVIA: FASE I
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN
3-116
Cyperus feraz
Orden: Cyperales
Familia: Ciperaceae
Género: cyperus
Hábitat: sitios soleados y abiertos, diferentes cultivos, desde los 0 a 1300 msnm
Requerimientos de suelo y fertilidad:
Potencial fitorremediador: reportada si ( ) no(x)
familiar cercano reportado: cyperux alternifolius
Contaminantes que fitorremedia: Cd, Pb, Zn, Cu, Referencia: Cheng
Commelina difusa
Orden: Commelinales
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO DE
MORAVIA: FASE I
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN
3-117
Familia: Commelinaceae
Género: Commelina
Hábitat: es común en cultivos, rastrojos y pastizales; se desarrollan en sitios perturbados, su
crecimiento se ve favorecido en sitios húmedos y sombreados a orillas de carreteras y paredones.
Crece de los 15 a los 1400msnm.
Requerimientos de suelo y fertilidad:
Potencial fitorremediador: reportada si ( ) no(x)
Contaminantes que fitorremedia:
Referencia:
Nicotiana tabacum
Orden: Solanales
Familia: Solanaceae
Género: Nicotiana
Hábitat: Requerimientos de suelo y fertilidad: terreno húmedo fértil y bien drenado. El pH debe
estar entre 5 y 6.5
Potencial fitorremediador: reportada si ( x) no( )
Contaminantes que fitorremedia: Cd, Cu, Referencia: Nedelkoska, ed al/2000
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO DE
MORAVIA: FASE I
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3-118
Nicotiana glauca
Orden: Solanales
Familia: Solanaceae
Género: Nicotiana
Hábitat: terrenos rústicos, escombreras y márgenes de carreteras.
Requerimientos de suelo y fertilidad:
Potencial fitorremediador: reportada si ( ) no(x)
Familiar cercano reportado: Nicotiana tabacum
Contaminantes que fitorremedia: Cd, Cu, Referencia: Nedelkoska, ed al/2000
Brachiaria decumbens
ESTUDIO PILOTO PARA LA RECUPERACIÓN DEL MORRO DE
MORAVIA: FASE I
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3-119
Orden: Poales
Familia: Poaceas
Género: Brachiariara
Hábitat:
Requerimientos de suelo y fertilidad: Soporta condiciones de acides y baja fertilidad.Soporta
humedad y sequía prolongada.
Potencial fitorremediador: reportada si ( x) no( )
Contaminantes que fitorremedia: Cd, Zn, Pb, Referencia: Santos/2006
Brachiaria humidicola
Orden: Poales
Familia: Poaceas
Género: Brachiaria
Hábitat:
Requerimientos de suelo y fertilidad: se adapta bien a suelos arenosos y de baja fertilidad y
humedad.
Potencial fitorremediador: reportada si ( ) no (x)
Familiar cercano reportado: B. decumbens
Contaminantes que fitorremedia: Cd, Zn, Pb, Referencia: Santos/2006