Contaminación de suelos por metales pesados y cómo actúa la fitorremediación en la CIA minera Atacoc

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Contaminación de suelos por metales pesados y cómo actúa la fitorremediación en la CIA minera Atacocha-Cerro de Pasco 2019 Contamination of soils by heavy metals and how phytoremediation Works in the mining CIA Atacocha-Cerro de Pasco 2019

Garcia C. Norhelia1 Segura G. Julio2 Yaurivilca R. Andy 3 1

Universidad Continental, Facultad de Ingeniería, Carrera Profesional de Ingeniería Ambiental 2 Universidad continental, Facultad de Ingeniería, Carrera Profesional de Ingeniería Minas 3 Universidad Continental, Facultad de Ingeniería, Carrera Profesional de Ingeniería Eléctrica Avenida San Carlos N° 1980, Urbanización San Antonio, Huancayo-Perú Email:74146846 @continental.edu.pe 76868088 @continental.edu.pe 71809127@continental.edu.pe

Resumen

Abstract

En el presente trabajo tiene como objetivo determinar que metales se encuentran en el suelo y en cuanto exceden el ECA, para después dar a conocer que plantas son buenas para la aplicación de fitorremediacion en cada metal. El alcance de la investigación fue un estudio experimental y descriptivo, utilizando el instrumento de guía de observación (Ficha de muestreo de suelo) donde se evaluó todo con respecto a nuestro terreno en estudio en la CIA Minera Atacocha. De acuerdo a la metodología el proceso se inició con la revisión de la guía de campo de la FAO, para poder realizar el muestreo de manera correcta. Se eligió un área de 0.1 Ha de suelo contaminado por metales pesados en la minera. La muestra fue retirada y pasada por laboratorio para su inmediato análisis de propiedades. Obtuvimos como resultados que el suelo contenía tres principales metales que sobrepasaban el ECA de suelo, concluyendo que el suelo necesita una remediación y para esto existen plantas especialmente para cada metal para aplicación de la fitorremediacion.

In the present work, the objective is to determine which metals are found in the soil and as soon as they exceed the ECA, to later make known that plants are good for the application of phytoremediation in each metal. The scope of the research was an experimental and descriptive study, using the observation guide instrument (soil sampling sheet) where everything was evaluated with respect to our land under study at the CIA Minera Atacocha.

According to the methodology, the process began with the revision of the FAO field guide, in order to perform the sampling correctly. An area of 0.1 Ha of soil contaminated by heavy metals in the mining company was chosen. The sample was removed and passed through the laboratory for immediate analysis of properties. We obtained as results that the soil contained three main metals that exceeded the soil ECA, concluding that the soil needs remediation and for this there are plants especially for each metal for the application of phytoremediation.

Palabras

Claves:

contaminación de suelos, fitorremediacion, ECA, anómala

Keywords:

soil contamination, phytoremediation, RCT, anomaly

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características físicas, químicas y biológicas del ambiente (Campos, 1990, p.236).

Introducción Manifiesta Marrero, Amores, Coto. (2012) que “El desarrollo tecnológico, la explotación masiva e indiscriminada de los recursos naturales y la producción de desechos principalmente urbanos han determinado la presencia de metales en cantidades importantes en el ambiente, que han provocado numerosos efectos sobre la salud y el equilibrio de los ecosistemas. Los metales se distinguen de los contaminantes orgánicos en que no son biodegradables” (p.86).

La fitorremediación es un conjunto de tecnologías que reducen in situ o ex situ la concentración de diversos compuestos a partir de procesos bioquímicos realizados por las plantas y microorganismos asociados a ellas. Estas utilizan las plantas para remover, reducir, transformar, mineralizar, degradar, volatilizar o estabilizar contaminantes” (Delgadillo, González, Prieto, Villagómez y Acevedo.2011, p.597).

Según Marrero et al. (2012) manifiesta que “En la zona del Caribe, la presencia de plantas terrestres capaces de hiperacumular metales pesados es elevada. Se han encontrado 12 familias, 30 géneros y 157 especies con esta propiedad; de ellas 122 especies son hiperacumuladoras y 35 son acumuladoras.

Las familias mejor representadas son: Asteraceae, Euphorbiaceae y Rubiaceae, y los géneros con mayor contribución en especies: Buxus, Leucocroton, Phyllanthus, Pentacalia, Mosiera, Psychotria, Gochnatia y Tetralix.

Cuba es la isla de mayor superficie de serpentina y mayor desarrollo de la flora serpentinícola, por lo que posee la mayor cantidad de especies de este tipo” información que acorde a Berazaín, Fuente, Rufo, Rodríguez y Amils (2007) (p.53).

Según Huaranga, Méndez, y Quilcat y Huaranga (1990), El mundo en la actualidad afronta una serie de problemas ecológicos, siendo la contaminación uno de los que causan mayor impacto a los diferentes organismos; definiéndose a ésta como el factor que causa la modificación de las

Según Huaranga et al (2012) en el Departamento de La Libertad (Perú), muchos investigadores han realizado estudios sobre el impacto de los relaves mineros sobre las aguas, suelos y cultivos.

Así, León (1992, p.236).

Materiales y métodos El diseño de estudio fue aplicado, para lo cual se utilizó el instrumento de investigación sobre la Contaminación de suelos por metales pesados y cómo actúa la fitorremediación en la CIA minera Atacocha.

Como la población de estudio se tomó un área de 0.1 Ha de suelo contaminados por metales pesados en la CIA Minera Ata cocha- Cerro de Pasco.

Para el cálculo del tamaño de la muestra, se tomó 0.1 Ha para luego llevar a cabo el muestreo. El cálculo del tamaño de muestra se realizó utilizando el tipo de muestreo por identificación (MI) y de comprobación de la remediación (MC) seguido por la técnica de muestreo para muestras superficiales, valga la redundancia.

El proceso de muestreo de suelos contaminados debe realizarse en base a una información adquirida a partir de una investigación preliminar del suelo. Es por ello que se toma en cuenta las siguientes actividades: •

Trabajo de Gabinete: Consiste en revisar e identificar toda información de la zona donde se realizará el muestreo (mapas, tipo de suelos, clima, etc.)

• Visita de Campo: Conocer el estado actual del terreno, los accesos, protección personal, etc.

La correcta ejecución de las dos etapas anteriores permitirá:

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•

Modelo conceptual contaminación del suelo.

de

la

• • •

Determinar las herramientas y equipos que se necesitara para el muestreo Determinar tamaño de terreno Determinar la profundidad y número de muestras a tomar.

Tabla 1.

Concentraciones geoquímicas normales y anómalas de algunos elementos traza en suelos

Cu Pb Zn

Rango normal (ppm) 60 150 200

Concentración anómala (ppm) 2000 10050 10000

Fuente. Elaboración propia. 2019.

Para iniciar el muestreo se tomó el método de muestreo al azar (Ver figura 1) tomando en cuenta el área del terreno, la medida de cada muestra fue de 20 cm por 20 cm con 10 cm de profundidad según uso de suelo. Las muestras extraídas fueron 12, para después hacer el cuarteo y sacar la muestra general de un kilogramo y llevarla a laboratorio y poder analizar. (MINAM, 2013) Llegada la muestra a laboratorio se realiza el pre tratamiento de las muestras para su análisis físico-químico: Descripción de la muestra, secado, trituración y eliminación de materiales gruesos, tamizado, sub-muestreo y la molienda, para proseguir a determinar la humedad, pH, materia orgánica, textura, densidad y porosidad del suelo, color, etc. (eoi, 2007-2008) Para todo este proceso se tomó ayuda de la guía de campo de FAO 2009 (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación.) (Ambiental, 2013)

Figura 2. Ficha de muestreo de suelo

Resultados En la tabla se presentan, las concentraciones anómalas y rango normal de cada metal encontrados en el suelo como el cobre, plomo y zinc. Estos detalles fueron importantes para llevar a cabo un análisis adecuado de una investigación aplicada. A partir de esta sección se determinó las concentraciones de los metales en el terreno de estudio, que seguidamente fueron comparados con el ECA para sacar dichos resultados.

Zn

200

Pb

150

Cu

2000 60 0

CONCENTRACI ON ANOMALA (ppm) RANGO NORMAL (ppm)

10000 10050

5000

10000

15000

Cu

Pb

Zn

2000

10050

10000

60

150

200

Figura 3. Detalle de las concentraciones de metales en el suelo

Figura 1. Tipos de terrenos para análisis

El plomo cuenta con una mayor concentración anómala con un valor de 10050 ppm, excediendo el ECA de 150 ppm

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y el cobre con el valor menor de 2000 ppm excediendo así los 60 ppm permitidos por el ECA.

Tabla 6. Puntos de muestro según el área de interés del terreno Área de potencial interés (Ha)

Tabla 2. Concentración mínima y máxima para el cobre Rango mínimo (ppm) 12

Cu

0.1 0.5 1 2 3 4 5 10 15 20 25 30 40 50 100

Rango máximo (ppm) 60

Tabla 3. Concentración mínima y máxima para el plomo

Pb

Rango mínimo (ppm)

Rango máximo (ppm)

10

150

Tabla 4. Concentración mínima y máxima para el zinc

Zn

Rango mínimo (ppm) 25

Rango máximo (ppm) 200

En las tablas 2,3 y 4 se puede apreciar el rango de cada metal en su concentración normalmente que existe en un suelo, según el ECA. Para el cobre con un rango de (1260) ppm, el plomo con el rango de (10-150) ppm y por último el zinc con un rango de (25-200) ppm, mínimo y máximo, respectivamente.

Tabla 5. Longitud de muestreo según el tipo de suelo Usos del suelo

Suelo Agrícola Suelo Residencial /Parques Suelo Comercial/Industrial/ Extractivo

Profundidad de muestreo (capas) 0-30 cm 30-60 cm 0-10 cm 10-30 cm 0-10 cm

En la presente tabla se puede observar los tipos de uso de suelo y las profundidades de muestreo para cada uso.

Puntos de muestreo en total 4 6 9 15 19 21 23 30 33 36 38 40 42 44 50

En la presente tabla se puede observar el número de puntos de muestreo para cada área potencial en Ha, según su interés.

Por ejemplo, en este caso se tomó 4 puntos de muestreo ya que nuestro terreno fue de 0.1 Ha.

Discusiones Una vez hecho el muestreo y llevadas a laboratorio para poder analizar sus propiedades físicas y químicas de la muestra, se obtuvo que el suelo tiene especialmente tiene altas concentraciones de cobre, plomo y zinc. Al comparar con el ECA de suelo (Estándares de calidad ambiental) nos dio como resultados que los tres metales no cumplen con el ECA. El cobre en su rango normal es de 60 ppm, pero en la muestra se encontró una concentración anómala de 2000 ppm, para el plomo en su rango normal es de 150 ppm y en dicha muestra se encontró 10050 ppm, y por último el zinc con su concentración normal de 200 ppm y en la muestra con una concentración anómala de 10000 ppm. (Ver tabla 1 y grafico 1).

Por otro lado, teniendo en cuenta los rangos máximos y mínimos para cada metal según el ECA de suelo es para el Cu de 60-12 ppm, para el Pb de 150-10 ppm y para el Zn de

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200- 25 ppm respectivamente. (Ver tabla 2, 3 y 4).

Ya que los tres metales encontrados en el suelo del terreno no cumplen con el ECA de suelo, esto quiere decir que se requiere hacer una remediación de suelo aplicando el método de fitorremediación.

Referencias Valdés,

Conclusión El desarrollo de este trabajo de investigación permitió concluir que: debido a la presencia de metales pesados encontrados en el suelo con una concentración elevada, se determinó que el suelo necesita ser remediado y por ende es necesario aplicar el método de fitorremediación (uso de plantas).

Para un suelo contaminado de Cu la especie útil para la fitorremediación son la flor de la oración (Oenothera affinis, acumula hasta 614 mg/kg de cobre), el romerillo (Baccharis linearis, acumula hasta 314 mg/kg de cobre) y el cardo santo (Argemone subfusiformis, acumula hasta 391 mg/kg de cobre).

En el caso de Pb la especie de Nicotiana tabacum ya que a mayor tolerancia y resistencia al plomo. Y por último el Zn haciendo uso de la especie Brassica juncea tiene una mayor capacidad de remoción de dicho metal.

Al ser una técnica novedosa e innovadora, el número de artículos que relaciona la técnica de la fitorremediación con metales pesados es reducido. Además, dado su carácter experimental, su aplicación presenta grandes limitaciones como es el proceso lento y difícil de llevar a practica ya que al ser poco competitiva con otras técnicas de remediación habitualmente empleadas.

Para asegurar el éxito de la técnica de la fitorremediación como algo viable de limpieza de metales pesados en el suelo, no deben dejarse de lado los estudios de campo con los que debería de validarse los resultados obtenidos en el laboratorio.

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