BO-20-003 Cadmio en suelos agrícolas

MARCO TEÓRICO Cadmio en suelos agrícolas La existencia del Cadmio en suelos agrícolas genera gran preocupación ambiental debido a su movilidad y a la facilidad con que es absorbido por las plantas.

Para abordar la contaminación del suelo por Cadmio no basta con solo detectar su presencia, sino que éste debe superar su concentración máxima permitida. De esto se desprende que, diferentes suelos reaccionan de manera diferente a la presencia de algún contaminante, puesto que el grado de sensibilidad del suelo frente a contaminantes esta relacionado con su poder de amortiguación.

Es necesario tener en consideración tres factores importantes con los metales pesados como el Cadmio en el suelo: la biodisponibilidad; relacionada con la asimilación del metal pesado por los organismos del suelo, cuyo efecto se ve reflejado por la competencia entre el sistema radicular de la planta, la solución del suelo y su fase acuosa; la movilidad; que esta relacionada con la distribución y transporte del metal pesado en el suelo y la persistencia; que determina la duración del efecto negativo del metal pesado en el suelo.

El Cadmio (Cd 2+) en solución es fácilmente absorbido del suelo por las raíces de las plantas y en 24 horas se logra el ingreso y movimiento gradual a través del sistema vascular de la planta. Este metal pesado (Cd 2+) se distribuye en todas las partes de la planta, y no puede ser eliminado aún después del lavado o lixiviación o lavado del suelo.

El cadmio no tiene ninguna función fisiológica conocida en los vegetales y su presencia en los suelos puede limitar la absorción y traslocación dentro de la planta de otros elementos que también forman iones divalentes como calcio, magnesio, cinc, hierro y manganeso (Smilde et al., 1992; Oliver, et al., 1994; Gupta y Gupta, 1998; Llamas et al., 2000). Dentro de la planta interfiere en los procesos de respiración y fotosíntesis.

Dentro de las posibles causas que originan la contaminación de suelos agrícolas con Cadmio, se encuentra la incorporación de la fertilización fosfática (Charter et al., 1993); fuentes de contaminación con cadmio de importancia más local y con menor

incidencia en los suelos agrícolas, son los aportes aéreos, en forma de polvo y vapores, provenientes de explotaciones mineras, de fundiciones de metales y de plantas incineradoras. (Lavado et al., 1998).

De acuerdo a varios estudios desarrollados por la FHIA se determinó que el mayor factor que contribuye a la concentración de cadmio en cultivos es el pH del suelo. En suelos ácidos la absorción de cadmio es mayor (FHIA, 2011).

Medidas sanitarias para alimentos En humanos, se considera que la fuente directa de adquisición de Cadmio, proviene del consumo de alimentos cosechados en suelos contaminados por metales pesados. Debido a la toxicidad del cadmio en la salud humana, cada vez son más los mercados que imponen restricciones a la importación de productos por medidas sanitarias. Es por ello, que la preocupación de productores agrícolas, es cada vez mayor, respecto a la presencia de cadmio en los productos agrícolas comercializados.

La primera vez que el cadmio fue un problema para la agroexportación peruana fue en el pimiento, cultivo que comenzó a ser rechazado por la alta concentración de este elemento, por encima de 0.25 ppm. Luego vinieron los problemas con el cacao, en especial, con compradores de dos países: Reino Unido y Alemania. Incluso, se ha comenzado a observar este problema en el espárrago, con algunos envíos que han sido rechazados una vez que han llegado al puerto de destino. (Red Agrícola, 2018) Respecto a algunas restricciones emitidas por países importadores de alimentos producidos en nuestro territorio, se menciona al Reglamento UE N° 488/2014 donde se dan lineamientos respecta al contenido máximo de cadmio en los productos alimenticios, lo que afecta directamente a los productores y exportadores respecto a la producción de alimentos que lleguen a cumplir con los límites permisibles.

Para ello, es necesario ejecutar iniciativas que evalúen y analicen alternativas efectivas de mitigación para la problemática existente.

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Alternativas En suelos agrícolas las principales estrategias dirigidas a reducir el problema de contaminación con cadmio consisten en la inmovilización del elemento en el suelo o la aplicación de otros nutrientes u organismos que puedan actuar como antagonistas en su absorción por las plantas. El procedimiento de inmovilización más frecuentemente usado es el incremento del pH mediante la aplicación de enmiendas como carbonatos, zeolitas, bentonitas, hidróxido de calcio, entre otros, que incrementen el contenido de iones calcio en el suelo puede producir un efecto de antagonismo sobre la absorción de cadmio.

La normativa nacional respecto a las concentraciones adecuadas de metales pesados como el cadmio esta detallada en los estándares de calidad ambiental para suelos según DS N° 011-2017MINAM, que establece un máximo de 1.4 mg/kg peso seco de cadmio en suelos agrícolas.

Respecto a la normativa vigente referida a la gestión de sitios contaminados se tiene el DS N° 0122017-MINAM en el que precisa medidas para la remediación de suelos que permitan conservar los contaminantes en concentraciones compatibles con los ECAs, para ello se proponen las siguientes técnicas:

masa radicular en mayor porcentaje que en la parte aérea.

Respecto a la biorremediación, destaca el uso de agentes biológicos (microorganismos) para la eliminación parcial o completa de contaminantes y/o sustancias tóxicas de suelos contaminados, se ha comprobado que las bacterias endófitas asociadas a especies vegetales hiperacumuladoras favorecen la eficiencia del proceso de biorremediación y aumentan la producción de biomasa vegetal mediante tres mecanismos: (1) incremento de la superficie de la raíz y la producción de pelos radiculares, (2) incremento de la disponibilidad de los metales, (3) incremento en la transferencia de metales solubles desde la rizosfera hasta la planta. Algunas de las especies de bacterias utilizadas para mejorar la extracción de metales pesados son: Burkholderia sp., Scirpus triqueter, Pseudomonas sp., Bacillus subtilis , Microbacterium sp.

Fitorremediación, esta técnica usa especies vegetales para la extracción de metales pesados como el cadmio de suelos contaminados. Las plantas hiperacumuladoras tienen la capacidad de acumular y tolerar altas concentraciones de estos metales pesados en sus tejidos; un claro ejemplo es el demostrado con Zea mays que funciona bastante bien en la extracción de Cd con la adición de enmiendas (compost + humus), acumulándolo en su

Fuente: Ecología verde

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PUBLICACIONES CIENTÍFICAS Y TESIS Estudio sobre la prevención y mitigación de la acumulación del cadmio en cacao mediante un mejor uso de la diversidad genética, inoculación de micorrizas y manejo del suelo Publicado en 2018 - [Español]

Bioversity International, SENASA e INIA, Perú. El presente estudio evalúa la reducción de cadmio en los granos de cacao mediante las estrategias de inmovilización, competencia y absorción por medio de carbón activado, levaduras orgánicas y humisil; fertilizantes y genotipos como patrón, respectivamente.

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Comportamiento del cadmio y otros indicadores en suelo y almendra de cacao ( Theobroma cacao L.), bajo aplicación de compost y NPK Publicado en 2018 - [Español]

Universidad Nacional Agraria de la Selva, Universidad Nacional Hermilio Valdizan, Perú. El objetivo fue evaluar el efecto del compost y NPK en el Cd2+ del suelo, almendras y la relación con otros indicadores del suelo, en una plantación de cacao CCN-51 (Theobroma cacao L.) en la provincia Padre Abad, región UcayaliPerú.

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Capacidad fitorremediadora de cinco especies altoandinas de suelos contaminados con metales pesados Publicado en 2014 - [Español]

Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Perú. . La mayor eficiencia de acumulación de plomo y zinc fue obtenida en las raíces de Fuertesimalva echinata con el tratamiento de 100% de relave de mina, obteniendo 2015.1 mg de plomo kg-1 MS y 1024.2 mg de zinc kg-1 MS. En las raíces de L. ballianus fue obtenida la más alta acumulación de cadmio, con una concentración de 287.3 mg kg-1 MS con el tratamiento de 100% de relave de mina. Fuertesimalva echinata presentó el mayor índice de tolerancia (IT) al tratamiento de 100% de relave de mina, con un IT de 41.5%, pero, S. nitidum y L. ballianus presentaron el mayor IT al tratamiento de 60% de relave de mina con IT de 68.5% y 67.9.

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Influencia del compost de estiércol animal en la biorremediación de metales pesados en suelos contaminados con relaves mineros, Huari – La Oroya, 2019 Publicado en 2020 - [Español]

Universidad Continental, Perú. Se determinó la influencia del compost de estiércol animal (vacuno, ovino y de cuy) en la biorremediación de metales pesados en suelos contaminados con relaves mineros, Huari - La Oroya, 2019. Los metales pesados (Cu, Pb y Zn) superaron el Estándar de Calidad Ambiental/Guía de Calidad de Suelos del CCME, alcanzado un valor máximo de 117,4 mg/kg en Cu, 9137 mg/Kg en Pb y 11851 mg/Kg en Zn. La eficiencia de la reducción de la concentración de plomo y zinc tras el análisis de la biopila que mantuvo mayor contexto aeróbico y proporción considerable de sustrato alcanzó el valor de 90.42 % y 91.99 %, respectivamente.

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Efecto de la inoculación de Hongos Formadores de Micorrizas Arbusculares (HFMA) sobre un sistema suelo-planta de cacao en suelos contaminados con cadmio en etapa de vivero Publicado en 2017 - [Español]

Universidad Nacional De Colombia, Colombia. La presente investigación estudia la dinámica del cadmio (Cd) en el trópico ácido en presencia de hongos formadores de micorrizas arbusculares (HFMA) cuando se tienen suelos con concentraciones del metal, destinados para cultivo de cacao. Se concluye que, principalmente, a altas concentraciones del metal en el suelo, cuando la fuente del mismo es antrópica, el hongo puede modificar la dinámica del mismo, su disponibilidad en el tiempo.

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Ensayos preliminares in vitro de biosorción de cadmio por cepas fúngicas nativas de suelos contaminados Publicado en 2014 - [Español]

Universidad de Santander, Colombia. Aprovechando el potencial que tienen los hongos de adaptarse y crecer en suelos contaminados, y su capacidad de biosorción de metales pesados, se propuso una metodología para iniciar una serie de ensayos in vitro, con el objetivo de seleccionar cepas fúngicas tolerantes, a concentraciones crecientes de Cd, en medios de cultivo líquido. Los géneros Aspergillus y Trichoderma, presentan altos porcentajes de biosorción de Cd, 98,6 % y 96% respectivamente en medios de cultivo líquidos.

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Técnicas de remediación de metales pesados con potencial aplicación en el cultivo de cacao Publicado en 2018 - [Español]

Universidad Pedagógica y Tecnológica De Colombia , Colombia. El objetivo de la revisión es mostrar las técnicas de remediación (fitorremediación y biorremediación) que han obtenido buenos resultados respecto a la limpieza de suelos contaminados o que evitan la traslocación de los contenidos de plomo y cadmio del suelo a varios cultivos de interés comercial para tener opciones de potencial aplicación en las zonas cacaoteras de Colombia o cualquier parte del mundo. De los resultados obtenidos se resalta la importancia que tiene la implementación de un sistema integrado de remediación de suelos que incluya la incorporación gradual de árboles nativos, plantas herbáceas, plantas acuáticas, biochar, bacterias y micorrizas arbusculares.

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Efecto de la aplicación de microorganismos eficaces en el contenido de cadmio y propiedades fisicoquímicas de un suelo contaminado del distrito de Orcotuna, Concepción, 2017 Publicado en 2017 - [Español]

Universidad Continental, Perú. El objetivo del presente trabajo de investigación fue determinar el efecto de la aplicación de los microorganismos eficaces (EM-1) en el contenido de cadmio total y las propiedades fisicoquímicas de un suelo contaminado del distrito de Orcotuna, provincia de Concepción.

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Remoción de cadmio y plomo por cepas adaptadas de Pseudomonas aeruginosa y Enterobacter cloacae Publicado en 2016 - [Español]

Universidad Autónoma de Sinaloa, México. El presente estudio evaluó la capacidad de absorción y adsorción de cadmio y plomo (Cd y Pb) de Pseudomonas aeruginosa y Enterobacter cloacae, identificadas mediante técnicas moleculares. Estas dos cepas fueron aisladas de efluentes residuales domésticos y adaptados hasta concentraciones de 2.83 mg/L de cadmio y 17.4 mg/L de plomo.

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PATENTES TECNOLOGICAS CN105880278A Método combinado de remediación animal y vegetal para suelos contaminados con cadmio Publicado en 2016 - [Inglés]

Universidad Ciencia y Tecnología (Shenzhen), China. La invención proporciona un método de remediación combinado de animales y plantas para suelos contaminados con cadmio de metales pesados. Los animales se colocan en el suelo contaminado con cadmio y las plantas se plantan en el suelo contaminado con cadmio para la remediación combinada, en donde los animales son lombrices de tierra y las plantas son sombras de noche.

Fuente: Ecured

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CN102671930A Aplicación de Eucalyptus grandis en remediación de suelos contaminados con metales pesados de cadmio Publicado en 2012 - [Inglés]

Universidad Agrícola de Sichuan, China. La invención se refiere a una tecnología de remediación de plantas para un suelo contaminado por metales pesados de cadmio, y describe un método para la remediación de suelos contaminados por cadmio utilizando Eucalyptus grandis.

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Fuente: Forestal maderero

CN106903157A Método de reparación por fitoextracción para suelos de tierras de cultivo calcícolas contaminados con cadmio de metales pesados Publicado en 2017 - [Inglés]

University Pingdingshan, China. La invención describe un método de reparación de fitoextracción para suelos de tierras de cultivo calcicolosas contaminadas con cadmio de metales pesados, y pertenece al campo técnico de la fitorremediación para suelos contaminados. De acuerdo con el método de reparación de fitoextracción, la fertilidad del suelo y la estructura ecológica no se pueden destruir en el proceso de reparación del suelo, y se pueden plantar otros cultivos sin un tratamiento secundario.

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CN108311538A Método de tratamiento de lavado para suelos contaminados con metales pesados Publicado en 2018 - [Inglés]

Hunan Newworld Science and Tech Co, China. La invención proporciona un método de tratamiento de lavado para suelos contaminados con metales pesados. El método es simple de operar, los reactivos adoptados son comunes y están disponibles, el costo de implementación es bajo, las tasas de eliminación de Cd, Zn, Pb y Cu en el suelo pueden alcanzar 65.1, 47.5, 43.2 y 35.1 %, respectivamente.

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Fuente: Hidroblog

CN107512957A Abono compuesto para arroz sembrado en suelo contaminado con cadmio Publicado en 2017 - [Inglés]

Jieshou Wotu Biological Tech Co., China. El propósito de la presente invención es proporcionar un fertilizante compuesto para el cultivo de arroz sembrado en un suelo contaminado con cadmio. El fertilizante compuesto contiene residuos de vino, poder de vermiculita, polvo cerámico y azufre insoluble.

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Fuente: Andina

CN109438123A Fertilizante compuesto reductor de cadmio y método de aplicación del mismo Publicado en 2018 - [Inglés]

University Pingdingshan, China. La invención se refiere a un fertilizante compuesto que reduce el cadmio y a un método de aplicación del mismo. El fertilizante compuesto reductor de cadmio mencionado anteriormente propone un concepto central de tecnología reductora de cadmio, que consiste en hacer que el cadmio y el suelo sean incompatibles, de modo que la capa de labranza del suelo se cambie de una capa rica a una capa anti-rica, de modo que el cadmio pueda ser enajenado automáticamente de la capa de labranza del suelo. Con la infiltración del agua, penetra en la capa del suelo y rompe la capa superior del suelo para resolver el problema de la contaminación del cadmio. Este diseño técnico supera el sesgo técnico tradicional, especialmente para campos de arroz con agua hidropónica.

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REGLAMENTACIONES Contenido máximo en metales pesados en productos alimenticios Publicado en 2017 - [Español]

Unión Europea. El presente documento presenta un compendio de legislaciones de contenidos máximos de metales en alimentos para la Unión Europea, Australia y Neozelandesa, Brasileña, Canadá, Codex alimentario, Finlandia, Japón, Rusia, entre otros.

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Fuente: Caldiad y ADR

Aprueban estándares de calidad ambiental (ECA) para suelo – DS-N°011-2017 MINAM Publicado en 2017 - [Español]

Ministerio de Ambiente, Perú. Los estándares de calidad ambiental para suelos, presenta las concentraciones máximas de contaminantes orgánicos, inorgánicos, para suelos agrícolas, residencial y comercial. Se tiene que para el Cadmio para suelo agrícola es 1.4 mg/kg de materia seca.

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Aprueban Criterios para la Gestión de Sitios Contaminados Publicado en 2017 - [Español]

Ministerio de Ambiente, Perú. La presente norma tiene por objeto establecer los criterios para la gestión de sitios contaminados generados por actividades antrópicas, los cuales comprenden aspectos de evaluación y remediación, a ser regulados por las autoridades sectoriales competentes, con la finalidad de proteger la salud de las personas y el ambiente.

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PROYECTOS Investigación científica logra reducir presencia de cadmio en plantas de cacao Publicado en 2019 - [Español]

Andina Agencia de Noticias, Perú. Especialistas del Instituto de Investigaciones de la Amazonía Peruana (IAAP) han logrado un gran avance en su investigación cuyo objetivo es reducir los niveles de cadmio en suelos y plantas de cacao que se cultivan en la región San Martín. Ahora el estudio, que realizan expertos del IIAP, se encuentra en fase de validación en campos de cultivo Leer más...

Gobierno creó grupo de trabajo para mitigar cadmio en cacao y derivados Publicado en 2019 - [Español]

Andina Agencia de Noticias, Perú. Mediante Resolución Ministerial 0029-2019 del Minagri, publicada el 1 de febrero del 2019 en el diario El Peruano, se instauró el citado grupo de trabajo dependiente del Minagri y que tienen una vigencia de tres años a partir del día hábil posterior a su instalación. Entre las funciones del equipo de trabajo están elaborar la agenda de trabajo multianual y multisectorial para la mitigación del cadmio en el cacao y los productos intermedios y finales, considerando los avances en la implementación de la “Agenda de Impacto Rápido vinculada a los niveles máximos de cadmio en productos específicos de cacao y chocolate”.

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Concytec financia proyectos para reducir cadmio en cacao y evitar restricción internacional Publicado en 2018 - [Español]

CONCYTEC, Perú. El Concejo Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación Tecnológica (Concytec), a través de su unidad ejecutora Fondecyt, financia proyectos orientados a investigar tecnologías para reducir la absorción de cadmio en la planta de cacao. Ello, en vista de que su comercialización está sujeta a normativas internacionales que regulan el límite permisible de ese metal en los derivados de este cultivo, del cual en Perú dependen alrededor de 90,000 familias productoras.

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Elaborado por: Especialistas: MSc. Biol. Erika Rivera Veliz Ing. Alejandro Ponce Lavarello Revisor técnico Quim. Esther Sánchez Fuentes Equipo técnico de Vigilancia Tecnológica Ing. Guadalupe Silva Campusmana Ing. Carolina Grimaldo Salazar Boletín de Vigilancia Tecnológica: “Alternativas para la mitigación de cadmio en suelos agrícolas”.

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