Fitoextracción de elementos tóxicos de suelos de Zacatecas, contaminados con residuos mineros

Abstract

En un pequeño pueblo al sureste del estado de Zacatecas, llamado Noria de Ángeles, fueron depositados jales en dos presas (rojos y grises) provenientes de una mina encargada de extraer plata, plomo y zinc. Analizando el suelo del pueblo se encontró que está contaminado con elementos tóxicos, principalmente As, Cd, Cu, Pb y Zn, los cuales están presentes en concentraciones superiores a los límites máximos permisibles. Se tomaron muestras de suelo a dos distancias de cada presa (a 100 y 500 metros de los jales grises, y a 50 y 200 metros de los jales rojos) para implementar una prueba de fitoextracción utilizando tres especies vegetales: malvón (Pelargonium zonale), pasto inglés (Lolium multiflorum) y árbol de la abundancia (Portulacaria afra) a la que se hará referencia como suculenta a lo largo de este trabajo. Las plantas se cultivaron en los cuatro suelos, durante 252 días, realizando cinco cosechas durante ese periodo. Al final de la prueba, los resultados mostraron que las tres especies tienen tolerancia a la presencia de elementos tóxicos el suelo, sin embargo, el malvón resultó ser excluyente para el As y Pb, así como la suculenta para el As, Cd y Pb. Por otro lado, el pasto resultó ser una especie acumuladora en todos los casos, e inclusive es hiperacumuladora de Pb, alcanzando concentraciones cercanas a 2000 mg/kg de este metal. En todas las especies, la mayor cantidad de elementos tóxicos acumulados permaneció en la raíz, por lo que también pueden ser consideradas para un estudio de fitoestabilización. Al estudiar la cinética de fitoextracción del pasto se concluyó que, en la mayoría de los casos, no se ajusta al modelo de Michaelis-Menten. Analizando el fraccionamiento de los elementos tóxicos en el suelo, se encontró que éste cambia al introducir una especie vegetal: principalmente, aumenta la fracción oxidable en todos los elementos estudiados, y las fracciones intercambiable y reductible cambian según sea la proporción inicial.

In a small town, southeast of Zacatecas state, called Noria de Ángeles, mining waste were deposited in two dams (red and gray) that used to extract silver, lead and zinc. Analyzing the town’s soil, it was found that it is contaminated with toxic elements, mainly As, Cd, Cu, Ob and Zn, which are present in concentrations above the permissible limits. Soil samples were taken at two distances from each dam (100 and 500 meters from the gray tailings, and 50 and 200 meters from the red tailings) to implement a phytoextraction test using three plant species: geranium (Pelargonium zonale), rye-grass (Lolium multiflorum) and a Succulent (Portulacaria afra). The plants were grown in all four soils for 252 days, making five crops during that period. At the end of the test, the results showed that the three species have tolerance to the presence of toxic elements in the soil, however, the geranium proved to be discriminating for As and Pb, as well as the succulent for As, Cd and Pb. On the other hand, the rye-grass turned out to be hyperacumulator for Pb, reaching concentrations close to 2000 mg/kg. In all species, the greatest amount of accumulated toxic elements remained at the roots, so the plants can also be considered for a phytostabilization study. When studying the rye-grass’s phytoextraction kinetics, it was concluded that, in most of the cases, it does not fit the Michaelis-Menten model. Analyzing the speciation of the toxic elements in the soil, it was found that it changes when introducing a plant: mainly, the oxidizable fraction increases in all the elements studied, and the exchangeable and reducible fractions change according to the initial proportion.