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

Introducción

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

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

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

OBJETIVO ESPECIFICO

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

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

CONTENIDO

Calidad del
suelo

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

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

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

Indicadores de la calidad

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

Para que las propiedades físicas,
químicasy manejo.

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

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

Indicadores físicos

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

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

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

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

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

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

Indicadores químicos

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

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

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

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

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

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

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

Indicadores biológicos

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

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

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

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

Contenido de lombrices Actividad microbiana
Número de lombrices

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

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

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

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

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

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

Elementos que
conforman el suelo

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

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

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

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

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

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

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

Contaminantes del
suelo

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

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

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

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

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

Agentes contaminantes y su procedencia

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

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

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

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

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

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

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

Procesos
responsables de la redistribución y
acumulación

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

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

Tecnologías de Biorrecuperación
en Suelos Contaminados

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

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

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

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

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

Algunas desventajas que las tecnologías
biológicas presentan son:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Participación de Plantas y Microorganismos en la
Recuperación de Suelos Contaminados

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Conclusiones

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

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

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Conformación del suelo