Fitorremediación. Alcances y aplicación en el agro ecosistema argentino. Parte 1

PROLOGO

La fitorremediación es un proceso que tiene por objeto descontaminar los suelos valiéndose de especies vegetales capaces de extraer, metabolizar y acumular las sustancias tóxicas presentes en el ambiente edáfico. Para ello, suelen emplearse diferentes especies, con probada capacidad para sanear aguas y suelos contaminados, modalidad que gradualmente está consolidándose en forma creciente.

Hasta ahora, se han identificado unas 400 plantas con distintos grados de eficiencia en la acumulación de sustancias toxicas, las cuales han tenido éxito en la remoción de metales pesados provenientes de la actividad minera.

Asimismo, los hidrocarburos policiclicos aromáticos (derivados en su mayoría del petróleo) son contaminantes ambientales que se encuentran por doquier en las aguas y suelos debido a causas como derrames, degradación de fósiles y descargas de desechos domésticos e industriales.

Es importante reconocer que la fitorremediación ofrece ventajas adicionales a la limpieza de suelos y mantos freáticos al emplear alguno de los siguientes mecanismos:

• Incremento de la actividad y población microbiana en el subsuelo, que eleva la cantidad de carbón orgánico.
• Mejoras en la aeración del suelo por la liberación de oxígeno por las raíces.
• Retardación del movimiento e intercepción de compuestos orgánicos y algunos metales.
• Estimulación de las transformaciones de compuestos tóxicos a compuestos de menor toxicidad.
• Captación de hidrocarburos volátiles por las hojas, que sirven de “tapadera” a los lugares contaminados.

En la década pasada la fitorremediación de contaminantes orgánicos e inorgánicos, fue ampliamente estudiada. En muchas investigaciones se encontró que el limitante en la efectividad de esta tecnología es el transporte de los contaminantes desde la superficie externa hacia el interior de la planta.

Investigaciones sobre el tema han encontrado que tres factores son los que controlan la cantidad de contaminante (orgánico) que la raíz puede tomar:

1. propiedades del compuesto;
2. condiciones ambientales, y
3. características de la especie de planta.

Sobre éste último punto, los avances biotecnológicos posibilitan mejorar genéticamente a las plantas fitorremediadoras para que sean capaces de crecer en ambientes contaminados con uno o varios metales y sustancias peligrosas para la subsistencia de la vida.

A posteriori, las sucesivas cosechas de las partes aéreas de dichas plantas con altas concentraciones de metales, pueden ser convenientemente tratadas como residuos o como fuente de metales. Esta técnica está despertando actualmente en el mundo mucho interés debido a su bajo costo, relativa efectividad así como su bajo impacto ambiental. Concretamente, una planta bioconcentradora limpia a través de diversos mecanismos, algunos no del todo conocidos, por los cuales determinados vegetales pueden sustraer del medio e incorporar cationes pesados o hidrocarburos de medios contaminados. La mayoría de ellos involucran complejos enzimáticos como los de metalotioneínas, que se combinan químicamente con los tóxicos y eventualmente los degradan. Por ejemplo, pueden cambiar el estado de oxidación de un catión, llevándolo a una forma menos tóxica.

En general, las plantas fitoconcentradoras captan especies tóxicas a través de las raíces, y en cooperación con microorganismos del suelo (microflora). Una vez en el interior del vegetal, el tóxico o xenobiótico ingresado es metabolizado, siendo transportado a depósitos situados en el tallo y las hojas. Este proceso es guiado por genes de transporte específicos, y tiene lugar sin alterar el ciclo vital del vegetal.

Por supuesto, una vez concluido el tratamiento de limpieza de un suelo, se deben tener previstos sistemas de disposición final de los residuos de las plantas tratadas. Éstos suelen incluir, para volúmenes reducidos de vegetales, la combustión, y el reciclado/ recuperación de metales de las cenizas.

INTRODUCCION

Existen diferentes procesos biotecnológicos para limpiar los suelos contaminados. El principio básico consiste en destruir o modificar los materiales contaminantes con el fin de disminuir su peligrosidad o dejen de serlo por completo. Todos los procesos de remediación biológica aprovechan la capacidad degradativa de los microorganismos del suelo y en algunos casos también la capacidad depuradora de las plantas.

En este último aspecto, la fitorremediación podría ser definida como el conjunto de métodos para degradar, asimilar, metabolizar o detoxificar metales pesados, compuestos orgánicos, radioactivos y petroderivados por medio de la utilización de plantas que tengan la capacidad fisiológica y bioquímica para absorber, retener, degradar o transformar dichas sustancias a formas menos tóxicas.

Este sistema de descontaminación y de control de contaminantes en diversos ambientes mediante el empleo de plantas (fitorremediación) implica una biotecnología capaz de degradar, acumular, extraer e inmovilizar los contaminantes del suelo, aguas superficiales y subterráneas. Es una técnica efectiva, de bajo coste y presenta un impacto ambiental mínimo o nulo respecto a otros métodos de descontaminación físicos y químicos.

Asimismo, podría definírsela como la capacidad de ciertas plantas (terrestres, acuáticas, leñosas, etc.) y los cultivos in vitro derivados de ellas con el fin de remover, contener o transformar productos contaminantes del entorno.

Las bases conceptuales de la fitorremediación provienen de la identificación de plantas que hiperacumulan metales. Existen vegetales que tienen esta capacidad intrínseca pero también pueden obtenerse plantas con estas cualidades por medio de técnicas propias de la Ingeniería Genética.

Promisoriamente, las plantas pueden ser utilizadas como bombas extractoras de bajo costo para depurar suelos y aguas contaminadas, además, algunos procesos degradativos ocurren en forma más rápida con plantas que con microorganismos. Es un método apropiado para descontaminar superficies grandes o para finalizar la descontaminación de áreas restringidas en plazos largos. Sin embargo, es preciso considerar que el proceso se limita a la profundidad de penetración de las raíces o aguas poco profundas.

Asimismo, la fitotoxicidad también es un factor limitante en áreas fuertemente contaminadas y como los tiempos del proceso pueden ser muy prolongados, y además la biodisponibilidad de los compuestos o metales es un factor limitante de la captación, es necesario comprender mejor la naturaleza de los productos de degradación (fitodegradación).

Ejemplos en laboratorio y en campo se han llevado a cabo tanto en nuestro país como en el exterior, tales como:

a) Estudio con plantas silvestres de girasol, geranio y mostaza de la India, comprobándose que el geranio tolera más la contaminación por níquel y por plomo mientras que la mostaza es más tolerante al cadmio.

b) Rizofiltración a nivel de cultivo in vitro para detoxificar compuestos fenólicos en aguas contaminadas (tales como los derivados de los herbicidas tradicionales y contaminantes como el 2,4D) en la Universidad Nacional de Río Cuarto, Córdoba por el grupo de investigación de la Dra. Elizabeth Agostini. Rizofiltración para la extracción de Uranio de aguas subterráneas en Asthabula, Ohio, EEUU.

c) Fitovolatilización de mercurio (Hg) por medio de plantas transgénicas (Arabidopsis thaliana) que fueron transformadas con dos genes provenientes de microorganismos que pueden transformar el mercurio iónico en mercurio más estable.

d) Plantas transgénicas de tabaco con genes provenientes de bacterias que le permiten detoxificar TNT y GTN en suelos de campos minados.

e) Ensayos de eliminación de arsénico de aguas de bebida y otras aplicaciones de la fitorremediación en la UCA.

TIPOS DE CONTAMINANTES QUE SE PUEDEN ELIMINAR

• Metales pesados (cromo, arsénico, cadmio, plomo, zinc, cobre, mercurio)
• Hidrocarburos derivados del petróleo
• Benceno, tolueno, etilbenceno y xileno (BTEX)
• Bifenilos policlorados (PCB)
• Hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH)
• Tricloroetileno (TCE) y otros compuestos organoclorados
• Residuos de pesticidas
• Escorias de municiones y Explosivos
• Nutrientes (nitratos, amonio, fosfatos)

¿Qué se descontamina?

La fitorremediación para restaurar ambientes contaminados involucra plantas verdes para la remoción de metales y contaminantes orgánicos. Su mejor uso es en sitios con contaminación poco profunda y susceptibles a alguna de sus seis aplicaciones: Fitovolatilización. fitodegradación, fitoestimulación, fitoestabilización, fitoextracción y rizofiltración.

En el siguiente cuadro se pueden apreciar los tipos de fitorremediación posibles (1):

EN SUELOS:

Fitoextracción:

La fitoextracción utiliza la biomasa vegetalextractiva para remediar suelos contaminados. Una gran cantidad de contaminantes pueden ser captados del suelo, entre ellos metales pesados y algunos compuestos radiactivos. Existe cierta evidencia en favor a la idea que transportadores específicos estarían dispuestos en las raíces de las plantas e inclusive la alta inespecifidad en la absorción de oligoelementos la simbiosis microbiana en la rizósfera jugaría un rol importante en algunos casos.

El producto de los procesos que acompañan a la fitoextracción en suelos y aguas contaminados son una eliminación de tóxicos, cualidad que permanece en el tiempo. Las plantas contaminadas con estos tóxicos pueden ser luego cortadas, con un control evidente en su disposición, es decir que cosechando el material vegetal se puede compactar para posterior almacenamiento apropiado, o se puede incinerar, incluso con recuperación de algunos metales.

Fitoestabilización: Las plantas en general previenen la migración de los contaminantes al reducir la erosión y también minimizando los movimientos del agua en el suelo (lixiviación o movimientos horizontales).

Fitodegradación: Algunos contaminantes, particularmente orgánicos, al ser absorbidos por las plantas, son posteriormente metabolizados por estas, degradándose a moléculas inocuas.

Fitoestimulación: Las raíces secretan exudados (enzimas y ácidos orgánicos, entre otros) que estimulan el crecimiento de diversas bacterias y hongos en la rizósfera. Estos microorganismos pueden tener diversas características biorremediadoras.

Fitovolatilización: Al tomar agua por sus raíces, las plantas absorben también ciertos contaminantes que son luego liberados como gases inocuos dentro de los procesos de respiración de las plantas.

EN AGUAS:

Rizofiltración: Las raíces, ya sea acuáticas o terrestres, pueden precipitar y concentrar contaminantes tóxicos de efluentes, es en este punto donde se manejan las hipótesis sobre la importancia simbiótica entre un tipo de microorganismo y la raíz de la planta, en investigaciones recientes la modificación genética de cepas bacterianas, por ejemplo para la reducción de metales pesados o bien para la eliminación de aceites u otros ha evidenciado que no solamente la planta es capaz de retener o degradar un tipo de contaminante sino que además esta acción puede ser mejorada insertando microorganismos simbióticos específicos en la rizósfera de la planta. La técnica en sí implica la extracción de los contaminantes de soluciones acuosas a través de las raíces de las plantas, e implica hacer recircular el agua contaminada en piletones o un circuito en donde estuvieren ubicadas las plantas, las cuales una vez saturadas se irían cambiando.

Barreras hidráulicas: (In Situ). Series de árboles con alta capacidad de consumo de agua, sembrados en zonas de napas o acuíferos contaminados. Los árboles son capaces de extraer grandes cantidades de agua contaminada, inmovilizando los contaminantes.

Biosorción: (Ex Situ). Se utiliza material vegetal desecado y molido de manera que presenta una gran superficie de absorción. Se hace recircular el agua contaminada por columnas rellenas con este material que adsorbe los contaminantes. Una vez saturado, se recambia el adsorbente.

APLICACIONES DE LA FITORREMEDIACION (ºº)

A – Coberturas vegetales para:

La disposición de coberturas vegetales en zonas problemáticas apunta fundamentalmente para:

• Control de infiltración del agua
• Saneamiento de suelos
• Barreras hidráulicas en aguas subterráneas

Cuando se inicia la lluvia el agua es interceptada por las plantas (1), pero a medida que aumenta la intensidad de lluvia se excede la capacidad de interceptación de la misma por las plantas (2) y el agua se almacena en el subsuelo. Cuando cesa la lluvia y sale el sol las plantas regulan el exceso de agua por evapotranspiración (3)

B – Sistemas de humedales para tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales:

Este sistema sería promisorio para las costas metropolitana y bonaerense, donde los niveles de contaminación son verdaderamente alarmantes.

El efluente contaminado se vierte sobre el terreno acondicionado con las plantas “saneadoras”. Los contaminantes son eliminados por transpiración (1), por degradación en las raíces (2) o por acumulación en los tejidos de las plantas (3).

C – Contención de riberas:

Un exceso de lluvias provoca el arrastre de abonos y pesticidas hacia las capas freáticas y hacia el río. El sistema de contención de riveras extrae de las capas freáticas los contaminantes, a la vez que sirve de sujeción del terreno y protege los caudales.

D – Sistemas

hidropónicos para tratamiento de aguas:
El agua bombeada permanece en el tanque el tiempo necesario para que las plantas absorban los contaminantes por las raíces y los degraden, permitiendo que el agua salga clarificada.

FITORREMEDIACION DE HIDROCARBUROS

La capacidad de las especies vegetales para la fitorremediación presenta diferencias marcadas, ya que la capacidad de una planta para estimular la degradación de contaminantes en la rizósfera depende en gran medida de la especie vegetal, la edad y el vigor de las raíces. Asimismo, entre y dentro de las diversas especies vegetales existen diferencias respecto a su potencial en sistemas de fitorremediación.

Así, las plantas con capacidad para remover los contaminantes y con resistencia para crecer en suelos contaminados con hidrocarburos, son capaces de fitodegradar y estimular a poblaciones de microorganismos en los sistemas rizosféricos.

Existe un gran número de este tipo de plantas, mayoritariamente agrupadas en especies forrajeras.

En tal sentido, se reportaron variación intraespecífica en genotipos de alfalfa (Medicago sativa L.) al evaluar su crecimiento y capacidad para la recuperación de suelos contaminados con petróleo crudo (2).

Se ha constatado que el contacto con el petróleo daña y mata el follaje y algunos tejidos leñosos expuestos. Sin embargo, en muchas especies, no todos los tejidos perennes se dañan hasta el punto de morir y, en muchas ocasiones, la adición de nutrimentos a suelos contaminados puede favorecer el establecimiento de plantas y aumentar las poblaciones rizosféricas (3).

Investigadores del Instituto de Recursos Naturales, el Colegio de Postgraduados de Montecillo, Estado de México, el Instituto Mexicano del Petróleo, México D. F., y el Centro de Investigaciones y de Estudios Avanzados del IPN, México D.F. encontraron que la adición de fuentes orgánicas de nutrimentos a un suelo contaminado con petróleo (30 000 mg kg1)
benefició el crecimiento de un cultivo de maíz, utilizado en un sistema de fitorremediación (4).

(2) Wiltse C., C., W. L. Róoney, Z. Chen, A. P. Schwab, and M. K.Banks. 1998. Greenhouse evaluation of agronomic and crude oilphytoremediation potential among alfalfa genotypes. J. Environ. Quality 27: 169173.
(3) FerreraCerrato, R. 1995. Efecto de rizósfera. In:Agromicrobiología: Elemento útil en la agricultura sustentable. FerreraCerrato R. y J. PérezMoreno (eds.). Colegio de Postgraduados. Montecillo, México. pp: 3655.
(4) Amadi A., A. A. Dickson, and G. O. Maate. 1993. Remediation of soils: 1. Effect of organic and inorganic nutrient supplements on the performance of maize (Zea mays L). Water, Air and Soil Pollution 66: 5976.

FITORREMEDIACIÓN DE HIDROCARBUROS CON LA ESPECIE Zea mays

Investigación mexicana:

En México, el Estado de Veracruz es uno de los principales productores de petróleo, actividad que contribuye a una mayor contaminación de los suelos.

Debido a los problemas de contaminación en suelos agrícolas de Veracruz y otros Estados productores de petróleo, se ha tratado de validar tecnologías como la fitorremediación para solucionar este problema. En este caso, el maíz se eligió considerando su adaptación climática y su importancia agrícola en zonas productoras de petróleo. Se utilizó maíz de la región de Minatitlán, Veracruz, donde se ubica una de las refinerías de PEMEX; esta es una zona afectada por derrames de petróleo y sus subproductos. El objetivo de esta investigación fue conocer el efecto de un suelo contaminado con petróleo crudo en tres concentraciones en la emergencia y crecimiento de plantas de diez recolecciones de maíz provenientes de varios ejidos de Minatitlán, Veracruz.

Materiales y métodos:

La investigación se realizó en el invernadero y laboratorio del Área de Microbiología del Suelo, perteneciente al Instituto de Recursos Naturales del Colegio de Postgraduados, ubicado en Montecillo, Estado de México, y comprendió tres etapas: Recolecta de semillas de maíz, establecimiento del experimento en invernadero y evaluación de resultados.

Recolección de las semillas de maíz

Se utilizaron semillas de maíz criollo de la raza “Tuxpeño”, recolectadas durante septiembre de 1999 de tres localidades del municipio de Minatitlán, Veracruz: 1) Tres recolecciones (MV01, MV02 y MV03) de Nuevo Atoyac, a una altitud de 20 m, 17o 36’ N y 94o 30’ O; 2) dos colectas (MV04 y MV05) de 5 de Mayo, a una altitud de 17 m, 17o 48’ N y 94o 37’ O; 3) cinco colectas (MV06 a MV10) de El Remolino, localizado a 17o 55’ N y 94o 32’ O, a una altitud de 18 m.
Además, se utilizó el híbrido de valles altos ‘Jornalero’ (JOR) como testigo.

Establecimiento del experimento

Se empleó suelo de San Salvador Atenco, Estado de México, y la muestra se esterilizó en autoclave a 1.3 kg cm2 durante 6 h. La contaminación se realizó mezclando el suelo con su respectiva concentración de petróleo, según el tratamiento, en una charola de peltre con una cuchara para homogeneizar el sustrato. El petróleo utilizado fue una mezcla de petróleos ligeros proveniente de varios pozos de PEMEX, proporcionada por el Instituto Mexicano del Petróleo (IMP). Se utilizó un arreglo factorial 4×11 en un diseño experimental completamente al azar. Los factores fueron concentración de petróleo en el suelo (0, 15 000, 25 000 y 35 000 mg kg1 suelo) y 11 tipos de maíz (MV01 a MV10 y JOR); en total 44 tratamientos y con tres repeticiones. La unidad experimental UE) fue una hilera de 20 semillas sembradas a 4 cm de profundidad en charolas de plástico de 44×34×15 cm de longitud, anchura y altura. En cada charola se colocaron 4 kg de suelo contaminado o sin contaminar, 11 UE y se formaron cuatro grupos de tres charolas con la misma concentración de petróleo. En cada grupo de charolas se aleatorizaron completamente los 11 tipos de maíz.

Variables de respuesta

La emergencia (E) se consideró cuando el hipocótilo del maíz se observaba sobre el suelo y se cuantificó desde el quinto día después de la siembra (DDS); la cosecha se realizó a 22 DDS. Se evaluaron seis variables de respuesta: 1) Altura de la parte aérea (AP); 2) longitud de la raíz principal (LR); 3) volumen radical (VR), determinado mediante el volumen de agua desplazada en probeta; 4) peso seco total (PST), a 70 Cº en estufa. Se calcularon otras dos variables, a partir de APLG y peso seco de follaje (PSF) y raíz (PSR): Índice de crecimiento en longitud (ICL=AP/LR) e índice de acumulación de biomasa seca (IABPS=PSF/PSR). Estos índices se calcularon para cuantificar el efecto relativo de las concentraciones de petróleo en el crecimiento de las plantas, en relación con su parte aérea y radical, o en acumulación de peso. Con el modelo de dos factores completamente al azar, se realizaron los análisis de varianza mediante PROC GLM (SAS Institute, 1988).
Además, se aplicó una prueba de comparación múltiple de medias Tukey (p=0.05).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Dinámica de emergencia

En las Figuras 1a y 1b se observa la variación del porcentaje de emergencia de los once tipos de maíz, en el suelo contaminado (25 000 mg kg1 suelo) o no con petróleo. La recolección MV08 presentó el mayor porcentaje de emergencia, desde el día 5 hasta 22 DDS. Para 22 DDS a 0, 15 000, 25 000 y 35 000 mg kg1 suelo, la emergencia fue 96.7%, 88.3%, 81.7% y 90.0%. Los tipos de maíz MV03, MV04, MV06, MV07, MV09 y JOR también presentaron una emergencia mayor que 40%, pero menor que la de MV08.

Estos resultados muestran el potencial que tiene el maíz para crecer en suelos contaminados con petróleo (Amadi et al., 1993; Chaineau et al., 1997), así como la posibilidad para utilizarse en sistemas de fitorremediación para la recuperación de suelos agrícolas contaminados con petróleo.

La respuesta de los once tipos de maíz para el tratamiento con petróleo de 25 000 mg kg1 suelo fue más uniforme que en las otras concentraciones. Esta respuesta fue muy parecida en todos los tipos de maíz, dado que a 10 DDS, seis de los once tipos presentaron más de 40% de emergencia, mientras que en la mayor concentración (35 000 mg kg1 suelo) la emergencia se retrasó, ya que únicamente MV08, a 10 DDS, presentó más de 40% de emergencia y una distribución en el tiempo menos uniforme.

Las concentraciones de petróleo de 25 000 y de 35 000 mg kg1 suelo favorecieron una mayor emergencia del maíz, después del testigo sin contaminar. Esto indica que a concentraciones mayores de 15 000 mg kg1 suelo, las plantas de maíz germinan y emergen sin graves problemas de toxicidad por el petróleo. La germinación y emergencia (90100%) de semillas de maíz en suelos contaminados con petróleo (100 000 mg kg1 suelo), ya fue reportada (Radwan et al., 1995).

Además, Damián (1999) obtuvo germinación de maíz en suelos contaminados con diesel, aunque ésta disminuyó a medida que aumentó la concentración del contaminante en el suelo.

Obviamente, es necesario evaluar los efectos dañinos que puede ocasionar el petróleo a las plantas de maíz, durante todo su ciclo de vida, así como la acumulación de compuestos orgánicos derivados de los hidrocarburos contaminantes en los granos.

Crecimiento de maíz

Factor tipo de maíz

La recolección MV08 superó significativamente a los demás tipos de maíz en E, LR, PSF y PST (Cuadro 1). La mayor AP la alcanzaron JOR (17.2 cm), MV08 (15.31 cm) y MV06 (13.8 cm); en cambio, las colectas MV01 y MV10 presentaron los valores más bajos. Estos resultados muestran que en esta etapa fenológica la respuesta de las plantas está estrechamente relacionada con el vigor de las semillas y sus reservas nutrimentales. Lo anterior puede contrastarse con la respuesta del híbrido, el cual presentó una respuesta no diferente al de las mejores recolecciones. Se ha reportado respuestas diferenciales en plantas de una misma especie, incluso en genotipos de una misma especie en suelos contaminados con hidrocarburos.

Como se puede leer en el cuadro, para IABPS se notan valores superiores a 1 y algunos cercanos a 2, lo cual indica una mayor acumulación de biomasa seca en la parte aérea. Estos resultados muestran el efecto negativo del petróleo en la raíz. Los tipos de maíz MV08 y JOR superaron significativamente a los demás en ICL, aunque la mayoría de éstos presentó valores superiores a 1, excepto MV01 y MV10, con 0.2 y 0.9.

Efecto por concentración de petróleo

Las plantas cultivadas en el suelo sin contaminar superaron significativamente a las plantas de los suelos contaminados (15 000, 25 000 y 35 000 mg kg1 suelo) en todas las variables (Cuadro 2). En cuanto a las tres concentraciones, los valores para dichas variables no fueron diferentes, excepto para LR, cuyo valor disminuía a medida que aumentaba la concentración de petróleo (Cuadro 2). Este efecto puede atribuirse a que el petróleo formó sobre la raíz una capa hidrofóbica, la cual limitó la absorción de agua y nutrimentos. Al respecto, Rivera (2001) encontró una disminución del volumen radical en plantas de pasto alemán (Echinochloa polystachya (H.B.K.) Hitche.) en un suelo contaminado con petróleo crudo, a medida que aumentó la concentración de éste en el suelo. Para el ICL, en el testigo, las plantas tenían una longitud de raíz (0.93) significativamente mayor que los valores de los tres tratamientos con petróleo, (valores mayores que 1).

Combinaciones tipo de maízconcentración de petróleo:

Los resultados del análisis para las combinaciones tipo de maízconcentración de petróleo, están en las Figuras 2a2e donde se puede visualizar la respuesta de cuatro tipos de maíz en cuatro concentraciones de petróleo para las variables de (a) emergencia, (b) altura de la planta, (c) longitud de raíz, (d) volumen radical y (e) peso seco total.

En MV08, MV06 y JOR se obtuvo un porcentaje de emergencia significativamente mayor a los demás tipos de maíz, incluyendo MV10 en el suelo sin contaminar. Esta respuesta se atribuye a un mayor vigor de las semillas, ya que aparentemente no hubo una influencia negativa del petróleo en éstas. Para suelos contaminados, el mayor valor de emergencia fue en MV08 y el más bajo en MV10 (Figura 2a). Para AP a 0 y 15 000 mg kg1 suelo, los tipos de maíz que respondieron mejor fueron MV06, MV08, y JOR; sin embargo, a 25 000 mg kg1 suelo hubo una mejor respuesta en la mayoría de los tipos de maíz (Figura 2b).

La LR disminuyó conforme se incrementó la concentración de petróleo en el suelo: MV08 mostró una LR de 27.39, 10.03, 8.52 y 5.34 cm a 0, 15 000, 25 000, y 35 000 mg kg1 suelo, lo cual se observó en la mayoría de los tipos de maíz (Figura 2c). Una tendencia similar ocurrió en maíz cultivado en un suelo contaminado con diesel (0, 5000, 10 000, 15 000 y 20 000 mg kg1 suelo): La longitud de raíces disminuyó al aumentar la concentración del contaminante en el suelo; hubo diferencias significativas entre las concentraciones de diesel de 10 000, 15 000 y 20 000 mg kg1 suelo (Damián, 1999). La respuesta en VR de los once tipos de maíz varió en el tratamiento sin petróleo en el suelo; JOR y MV08 presentaron valores significativamente más altos. A 15 000 mg kg1 suelo, los valores más altos fueron para MV06 y MV08; a 25 000 mg kg1 suelo, el valor más alto fue para MV08; a 35 000 mg kg1 suelo, el mayor VR lo tuvo JOR (Figura 2d).

En cuanto al PST, el valor más alto en el suelo sin contaminar lo presentaron JOR, MV06 y MV08; en los tratamientos con petróleo de 15 000 y 25 000 mg kg1 suelo el mayor valor fue para MV08 (Figura 2e).

Los resultados de las variables de respuesta indican que las mejores recolecciones por su crecimiento en suelos contaminados con diferentes concentraciones de petróleo, fueron MV08 y MV06. El valor de IABPS, a 0 mg kg suelo, en la mayoría de los casos fue cercano a 1, lo cual era de esperarse debido a que el suelo no estaba contaminado; esto no sucedió en tratamientos con petróleo. A 15 000 mg kg1suelo, se observan valores desde 1.48 hasta 2.20, lo que señala un mayor PSF que PSR. A 25 000 mg kg1 suelo los valores van 0.50 (MV10) a 2.44 (MV06); a 35 000 mg kg1 suelo, van de 0.76 (MV05) a 2.22 (MV08). Para el ICL, a 0 mg kg1 suelo, se presentaron valores cercanos a 1, lo cual indica que, por tratarse de un suelo sin contaminación, el crecimiento y desarrollo de la raíz fue afectada, en relación con el follaje; incluso, los valores son ligeramente menores que 1. Esto indica una mayor LR y un crecimiento y desarrollo más sano. A 15 000 mg kg1 suelo casi todos los valores fueronrelativamente superiores a 1.35, pero ninguno llegó a 2, excepto en MV01 (tratamiento sin plantas al final del experimento por muerte, debido probablemente al menor vigor de dicha recolección). A 25 000 mg kg1 suelo los valores van de 1.11 a 2.36; a 35 000 mg kg1 suelo la tendencia fue similar. Estos resultados indican que valores superiores a 1 en tratamientos con petróleo en el suelo, muestran un efecto negativo en el crecimiento y desarrollo de la raíz. Sin embargo, se estimula el crecimiento en altura de planta, probablemente como una respuesta al estrés ocasionado por el contaminante en el suelo.

Los tipos de maíz comparados en este estudio tuvieron una respuesta diferencial en emergencia y crecimiento de las plantas en las distintas concentraciones de petróleo en el suelo. Las recolecciones MV06 y MV08 respondieron mejor que las demás; por tanto, plantas de una misma especie pueden crecer de forma diferente en suelos contaminados con petróleo crudo. Los tipos de maíz en el suelo sin contaminar y en las tres concentraciones de petróleo en el suelo también tuvieron una respuesta diferencial. Sin embargo, la concentración de petróleo de 25 000 mg kg1 suelo permitió una mayor emergencia y un mejor crecimiento de las plantas en la mayoría de los tipos de maíz; la recolección MV08 tuvo mejor respuesta a esa concentración. Estos resultados pueden deberse al tipo de petróleo y especie vegetal analizados. Chaineau et al. (1997) reportan que la resistencia de semillas de algunas especies vegetales a la contaminación con petróleo mostró el siguiente decremento: girasol > frijol > trigo > trébol > maíz > cebada > lechuga, y cuando la germinación se dio a concentraciones altas, el sistema radical y la parte aérea disminuyeron. Estos autores también encontraron que la fracción ligera del petróleo redujo significativamente la germinación de las semillas, lo cual pudo deberse a que la entrada del petróleo en las semillas altera las reacciones metabólicas y mata al embrión por toxicidad (Udo y Fayemi, 1975).

En este sentido, Amadi et al. (1993) mencionan que la inhibición de la germinación está correlacionada con las propiedades hidrofóbicas del petróleo, que impiden y reducen el intercambio entre el agua y gases. Chaineau et al. (1997), en un experimento con girasol (Helianthus annuus L.), frijol (Phaseolus vulgaris L.), trigo (Triticum aestivum L.), trébol (Trifolium repens L.), maíz (Zea mays L.), cebada (Hordeum vulgare L.), y lechuga (Lactuca sativa L.) en un suelo contaminado con dos tipos de petróleo, encontraron que la germinación de las semillas fue afectada por los hidrocarburos de manera distinta en las diferentes especies; la inhibición del crecimiento de las plantas se incrementó con la concentración de hidrocarburos.

VER PARTE 2

Por: Ing. Agr. Mónica Florentina Lumelli