Biodisponibilidad de metales pesados en suelos mineros contaminados enmendados con materiales orgánicos

Resumen

Los suelos de zonas mineras suelen presentar un elevado nivel de contaminación por metales pesados, incluso varios años después del abandono de la explotación minera, lo que afecta gravemente al desarrollo de la vegetación y supone un riesgo para la salud humana y animal y de lixiviación de metales a las aguas subterráneas. Además, las malas condiciones de fertilidad existentes no permiten el establecimiento de la cubierta vegetal, dejando al suelo muy susceptible ante la erosión y el arrastre de metales a otros medios. La fitoextracción de metales puede resultar una solución económica y de fácil de implantación para la descontaminación y recuperación de estos suelos. En esta técnica suelen emplearse plantas hiperacumuladoras, capaces de alcanzar elevadas concentraciones de metales en sus tejidos pero de baja generación de biomasa, por lo que se plantea la utilización alternativa de plantas tolerantes a los metales y de gran crecimiento. Para facilitar la fitoextracción en suelos en los que los que los metales se encuentran muy estabilizados tras décadas de abandono de la actividad minera, es necesario aumentar la biodisponibilidad de los metales. La adición al suelo de sustancias orgánicas, como enmiendas compostadas o agentes quelantes, altera la disponibilidad de metales y modifica las propiedades del suelo, de manera que podría permitir el cultivo de plantas tolerantes y favorecer la absorción de metales, además de resultar beneficioso para la regeneración de la cubierta vegetal. Este trabajo tiene como objetivo evaluar el efecto de diversas sustancias orgánicas sobre la biodisponibilidad de metales y las propiedades de suelos mineros con vistas a la aplicación de técnicas de fitoextracción y la recuperación del medio. Para ello, se seleccionaron y caracterizaron varios suelos afectados por la actividad minera, con diferente tiempo transcurrido tras el abandono de la mina y con distinto nivel de contaminación por metales. Estos suelos se mezclaron con dos tipos de enmiendas orgánicas, compost de estiércol de caballo y oveja y compost de corteza de pino, de diferente pH y grado de madurez, aplicadas en dosis de 30 y 60 Mg ha-1. La movilidad de los metales en el suelo está condicionada en gran medida por la abundancia y tipo de grupos reactivos superficiales. Por ello, se estudió la distribución de metales asociados a las distintas fases, las características de los procesos de adsorción y desorción, la carga de las partículas del suelo y su variación con el pH. Así, se pueden obtener conclusiones sobre el efecto de las propiedades del suelo afectadas por las sustancias orgánicas en la movilidad y disponibilidad de los metales. Mediante ensayos de cultivo en invernadero, se evaluó el uso de especies tolerantes (Brassica juncea, Thlaspi arvense y Atriplex halimus) y de enmiendas orgánicas para la fitoextracción de metales. Por último, se valoró la capacidad de movilización de metales de varios ácidos orgánicos de bajo peso molecular, ácido cítrico y ácido tartárico, frecuentemente exudados por las raíces, para estudiar su aplicación en técnicas de fitoextracción asistida, mediante un ensayo en columnas de lixiviación. Los resultados mostraron que la aplicación de estiércol a los suelos mineros consiguió mejorar sus condiciones de fertilidad, a la vez que disminuyó la biodisponibilidad de los metales, redistribuyéndolos desde las fracciones más lábiles a las más estables. La aportación de materia orgánica y el elevado pH de esta enmienda incrementaron la densidad de carga negativa de las superficies del suelo, aumentando su capacidad de retención de metales, lo que redujo la toxicidad por metales y el riesgo de lixiviación a las aguas subterráneas. La corteza de pino, de menor pH y grado de humificación, provocó el efecto contrario. El estiércol no solo estabilizó los metales en el suelo, sino que también contribuyó a un mayor crecimiento de las plantas, por lo que la cantidad total de metal retirado del suelo fue mayor. A. halimus fue la especie que obtuvo un mayor desarrollo y la que consiguió extraer del suelo y acumular en la parte aérea una mayor cantidad de metales, por lo que podría resultar una especie adecuada para la fitoextracción. Por otro lado, la aplicación de ácido cítrico en elevadas concentraciones consiguió lixiviar una cantidad importante de Cu del suelo, debido a su gran capacidad quelante y a la disolución de óxidos de Fe y Mn, sin llegar a movilizar una cantidad excesiva que pudiera contaminar las aguas subterráneas, como podría ocurrir con la aplicación de EDTA. El ácido cítrico podría facilitar así la fitoextracción de Cu por plantas tolerantes de forma efectiva.