Rev. Amaz. Cienc. Ambient. Ecol., 3 (1), e649, doi: 10.51252/reacae.v3i1.e649
Artículo original
Original article
Ene-Jun, 2024
https://revistas.unsm.edu.pe/index.php/reacae
e-ISSN: 2810-8817
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Fitorremediación con Medicago sativa y Taraxacum
officinale para la recuperación de suelos contaminados con
metales pesados de un botadero
Phytoremediation with Medicago sativa and Taraxacum officinale for the
remediation of heavy metal-contaminated soil from a landfill site
Silva-Mori, Karina1
Ramírez-Ramírez, Wildoro1
Chuquimbalqui-Marina, Delmester1*
Azabache-Aliaga, Yrwin Daniel1
1Universidad Nacional de San Martín, Tarapoto, Perú
Recibido: 4 Oct. 2023 | Aceptado: 4 Ene. 2024 | Publicado: 10 Ene 2024
Autor de correspondencia*: d.chuquimbalqui@unsm.edu.pe
Como citar este artículo: Silva-Mori, K., Ramírez-Ramírez, W., Delmester-Chuquimbalqui, M. & Azabache-Aliaga, Y. D. (2024). Fitorremediación
con Medicago sativa y Taraxacum officinale para la recuperación de suelos contaminados con metales pesados de un botadero. Revista
Amazónica de Ciencias Ambientales y Ecológicas, 3(1), e649. https://doi.org/10.51252/reacae.v3i1.e649
RESUMEN
La fitotecnología a través de la fitorremediación, presenta ventajas definidas como la eficiencia y el costo reducido de su
aplicación para la recuperación de suelos contaminados, en comparación con las técnicas fisicoquímicas convencionales. La
investigación evaluó el potencial de las especies Medicago sativa y Taraxacum officinale para remediar suelos contaminados
con metales pesados (plomo, mercurio y cadmio) en el botadero de residuos sólidos Yacucatina. Aunque la concentración
inicial de plomo en el suelo (9,41 mg/kg) estaba por debajo del ECA de 70 mg/kg, la de cadmio (5,60 mg/kg) superaba el
límite permitido de 1,4 mg/kg. Después de aplicar la fitorremediación con Medicago sativa, la concentración promedio de
plomo disminuyó a 8,50 mg/kg y la de cadmio a 1,13 mg/kg, mientras que con Taraxacum officinale los valores finales fueron
de 7,39 mg/kg para plomo y 1,36 mg/kg para cadmio, cumpliendo con los estándares ambientales. En términos de eficiencia
de remoción, Medicago sativa mostró una eficiencia del 9,68 % para plomo y del 79,82 % para cadmio, mientras que
Taraxacum officinale presentó una eficiencia del 21,57 % para plomo y del 75,71 % para cadmio; concluyendo que ambas
especies demostraron ser promisorias para la descontaminación de suelos afectados por metales pesados.
Palabras clave: contaminación; fitotecnología; toxicidad; tratamiento
ABSTRACT
Phytotechnology through phytoremediation has definite advantages such as efficiency and reduced cost of its application for
the remediation of contaminated soils compared to conventional physicochemical techniques. In this study, the potential of
Medicago sativa and Taraxacum officinale species to remediate soils contaminated with heavy metals (lead, mercury and
cadmium) at the Yacucatina solid waste dump was evaluated. Although the initial concentration of lead in the soil (9.41
mg/kg) was below the ECA of 70 mg/kg, cadmium (5.60 mg/kg) exceeded the permitted limit of 1.4 mg/kg. After applying
phytoremediation with Medicago sativa, the average concentration of lead decreased to 8.50 mg/kg and cadmium to 1.13
mg/kg, while with Taraxacum officinale the final values were 7.39 mg/kg for lead and 1.36 mg/kg for cadmium, complying
with environmental standards. In terms of removal efficiency, Medicago sativa showed an efficiency of 9.68 % for lead and
79.82 % for cadmium, while Taraxacum officinale showed an efficiency of 21.57 % for lead and 75.71 % for cadmium;
concluding that both species showed promise for the decontamination of soils affected by heavy metals.
Keywords: contamination; phytotechnology; toxicity; treatment
Silva-Mori, K. et al.
2 Rev. Amaz. Cienc. Ambient. Ecol. 3(1): e649; (Ene-Jun, 2024). e-ISSN: 2810-8817
1. INTRODUCCIÓN
La contaminación del suelo es uno de los principales problemas medioambientales de hoy en día, resultado
de la eliminación inadecuada de contaminantes orgánicos e inorgánicos, tanto deliberada como
involuntariamente (Torres-Gonzales et al., 2021). Las concentraciones no deseadas de sustancias químicas
como la de los metales pesados, se acumulan y causan importantes problemas en el ambiente, dificultan la
capacidad del suelo para llevar a cabo sus múltiples procesos naturales, provocan problemas de salud para
los seres humanos y repercuten en una gran variedad de seres vivos (Bhat et al., 2022).
Esta problemática ha llevado a la búsqueda de soluciones efectivas. En ese contexto, investigaciones
recientes resaltan la eficacia de diversas estrategias. Por ejemplo, la aplicación de biochar junto con
compost ha demostrado mejorar significativamente la biomasa de las plantas y la absorción de metales
pesados por las raíces y brotes de maíz (Irfan et al., 2021).
Adicionalmente, se observa que varias especies de plantas exhiben una notable capacidad para absorber,
translocar y acumular metales pesados de suelos contaminados en sus tejidos aéreos (Yan et al., 2020).
Entre algunas especies importantes, se destaca el papel crucial de las plantas de la familia Poaceae, las
cuales han demostrado un alto potencial para la fitorremediación y restauración ecológica de suelos
mineros, gracias a su rápido crecimiento, biomasa abundante y mecanismos de tolerancia a metales (Patra
et al., 2021).
El cadmio (Cd), un metal muy peligroso, tiene un efecto perjudicial en el suelo y por ende en el desarrollo
y la producción de las plantas. La técnica ecológica llamada fitorremediación, se considera crucial para
hacer frente a la contaminación por este metal. Las plantas utilizadas para la fitorremediación (en
particular las hiperacumuladoras) retienen cadmio en sus raíces, brotes y hojas, y constituyen una solución
creativa y asequible (Raza et al., 2020). Asimismo, la fitorremediación de suelos contaminados con
mercurio (Hg), ha sido de gran interés por los beneficios que produce: costo reducido, eficiencia en los
resultados, etc (Liu et al., 2020).
El girasol ha sido identificado como una especie prometedora para la descontaminación de suelos, ya que
los resultados indicaron su capacidad para remover cantidades significativas de plomo y cadmio en raíces
y brotes (Munive et al., 2020). Estos hallazgos destacan la importancia de explorar enfoques biológicos,
como la fitorremediación, utilizando especies vegetales específicas, comunes y fáciles de producir, para
abordar la contaminación del suelo, especialmente aquella causada por metales pesados.
Por otro lado, la fitorremediación asistida por microorganismos emerge como una nueva alternativa
rentable y amigable con el medio ambiente. La relación entre especies de plantas y microbios en suelos
contaminados es crucial para tolerar la toxicidad de los metales pesados, en tal sentido se llegaron a evaluar
el potencial de las bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPB) para mejorar la fitorremediación,
la cual resultó prometedor (Alves et al., 2022).
Por tales motivos, el presente estudio tiene como objetivo evaluar la eficiencia de las especies Medicago
sativa (Alfalfa) y Taraxacum officinale (Diente de León) en la fitorremediación de metales pesados en los
suelos del botadero de residuos sólidos Yacucatina, Juan Guerra.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Diseño de la investigación
La investigación desarrollada fue de tipo aplicada, se utilizaron bases teóricas y referencias, enfocadas en
el uso de especies fitorremediadoras, para mitigar o reducir en niveles aceptables, el problema de la
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contaminación de suelos. Las investigaciones de tipo aplicada buscan resolver aquellos problemas
prácticos y cotidianos, haciendo uso de la aplicación directa del conocimiento.
El nivel de la investigación comprendió el nivel explicativo, debido a que se demostró la relación de causa
y efecto, a través de la aplicación de un tratamiento (fitorremediación - causa) y sus consecuencias o
resultados (reducción de la contaminación del suelo - efecto).
El diseño de la investigación fue experimental, se realizó la manipulación de las condiciones de la variable
independiente, para la evaluación y el análisis de los efectos en la variable dependiente, es decir, se estudió
el efecto que produce el proceso fitorremediador de las especies Medicago sativa y Taraxacum officinale,
en la variación de los niveles de contaminación con metales pesados (plomo, mercurio y cadmio) de los
suelos del botadero de residuos sólidos Yacucatina.
2.2. Población y muestra
La población estuvo comprendida por el área total del botadero municipal Yacucatina, la cual fue de 15
hectáreas de extensión de terreno. Por otra parte, la muestra se tomó de manera intencionada, en función
a la cantidad de masa de tierra o suelo contaminado que se requirió para realizar los ensayos en la etapa
experimental, así como también al número de unidades experimentales, la cual fue de 45 kg.
2.3. Técnicas de recolección de datos
La técnica empleada en el desarrollo de la investigación fue la observación, la cual consiste en realizar
análisis metódicos de un fenómeno utilizando el sentido de la vista. Asimismo, se utilizaron instrumentos
y/o equipos de apoyo para la recolección de los datos: formatos de campo, lista de chequeo, GPS-Garmin
Montana 650 y wincha para medir las dimensiones de las unidades experimentales.
2.4. Desarrollo de procedimientos
Muestreo del suelo contaminado del botadero
Debido a que el botadero tiene una extensión de 15 hectáreas, se determinó el número de puntos de
muestreo según la guía de muestreo de suelos del MINAM (D.S N° 002-2013) utilizando la siguiente
ecuación: Número de Puntos de Muestreo (NPM) = 18 + 2.34 ∗ Área, en donde se obtuvo un total de 53
puntos de muestro y de los cuales se extrajo 1 kg de muestra; esta actividad se realizó cada 25 metros
lineales entre puntos, para posteriormente mezclar con el fin de homogeneizar. Se utilizaron cajas de
madera para disponer las muestras.
Obtención y sembrado de las especies fitorremediadoras
Las semillas de Alfalfa (Medicago sativa) se obtuvieron en Nuevo Celendín - Zapatero, departamento de San
Martín, a continuación, y mediante la técnica de "Voleo", se sembraron uniformemente por toda la
superficie de las cajas de madera; luego, una vez cubierta, se añadió agua y un poco de tierra de la muestra
homogénea; por otro lado, las semillas de Diente de León (Taraxacum officinale) se cosecharon en la ciudad
de Lamas, se trasplantaron en las cajas de madera y se procedió al repique pasado los ocho días de
germinación.
Para el estudio, se requirió un total de 9 cajas de madera, de los cuales 3 cajas fueron para el sembrado de
27 plántulas de la especie Medicago sativa, 3 cajas fueron para el sembrado de 27 plántulas de la especie
Taraxacum officinale y 3 cajas para el testigo (control). En cada una de estas cajas se agregaron 5 kg de la
muestra de tierra homogenizada y se realizaron las siembras correspondientes; después de 90 días, se
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sacaron 500 g de material de cada unidad experimental y se enviaron al laboratorio para analizar los
niveles de plomo, cadmio y mercurio.
Determinación de las unidades experimentales (U.E)
Se consideraron cajas de madera como unidades experimentales, cada caja tuvo dimensiones de: 30 cm de
largo, 30 cm de ancho y 20 cm de alto, en cada unidad experimental se sembraron un total de nueve
plántulas, además se incorporaron agujeros en las bases para evitar saturación por exceso de agua durante
el regadío. La distancia de 10 cm entre las unidades experimentales y el espaciamiento de 5 cm entre cada
unidad experimental con el extremo del campo experimental, dieron como resultado una superficie de 1,44
m2.
Obtención experimental de las cantidades de los metales pesados en el laboratorio
Se extrajo 500 g de muestra de suelo y se homogenizó de forma manual, luego se colocó en una estufa a una
temperatura de 100°C por un periodo de tiempo de 24 horas. Se procedió a extraer 5 g de la muestra
acondicionada, la misma que se tamizó en una malla Tyler de N° 32 con el fin de obtener la parte final de la
muestra. Se colocó solo 0,05 g de la muestra fina producida, en digitubos, para posteriormente ingresarlas
a una campana de extracción a condiciones de temperatura < 93°C. Se agregó una solución de HNO3 (ácido
nítrico) en disolución 1:1 (5 mL de agua de alta pureza y 5 mL de ácido nítrico); se dejó enfriar y se volvió
a agregar 2.5 mL de la solución, para luego calentarlo por 30 minutos. Se añadió 0.5 mL de peróxido de
hidrógeno al 30%, luego se llevó a ebullición por un periodo de 2 horas, dejándolo enfriar luego por 20
minutos. Se agregaron 5 mL de HCl (ácido clorhídrico) a todos los digitubos y se colocaron en la campana
de extracción por un periodo de tiempo de 15 minutos, se dejó enfriar y se añadió agua destilada para
completar hasta 50 mL de volumen. Posteriormente, se procedió a agitar todas las muestras para
homogenizarlas y colocarlas por última vez en la campana de extracción. Finalmente, se retiraron los
digitubos y se procedió a filtrar el contenido, estos se calentaron a 10 000°C en un equipo de refrigeración
y, a continuación, se utilizó un dispositivo de lectura de software óptico ICP, que permitió determinar las
cantidades de los metales pesados.
2.5. Técnicas de análisis de datos
Se utilizó la prueba T para muestras independientes, con el fin de analizar los datos, y evaluar cómo
afectaban las especies fitorremediadoras a la eliminación o disminución de metales pesados del suelo del
botadero Yacucatina. Para la prueba de hipótesis se consideró un nivel de confianza del 95%. Se utilizó el
programa estadístico SPSS para el análisis. El estudio también empleó métodos estadísticos descriptivos
para investigar las variables dependientes, incluyendo la media y la desviación estándar.
3. RESULTADOS
3.1. Concentración inicial de metales pesados en el suelo del botadero, antes de la aplicación de
fitorremediación (Pretratamiento)
La Tabla 1 muestra la concentración inicial de metales pesados en los suelos del botadero. El contenido
promedio de plomo en el lugar fue de 9,41 mg/kg, nivel inferior al valor de los ECA de 70 mg/kg para este
metal en el suelo. Por otra parte, dado que la concentración de mercurio fue inferior a los límites de
detección del método (<0,1 mg/kg), no se pudieron calcular valores puntuales; así mismo, el contenido
promedio de cadmio fue de 5,60 mg/kg, nivel que se encuentra por encima de la norma de calidad
ambiental de 1,4 mg/kg.
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5 Rev. Amaz. Cienc. Ambient. Ecol. 3(1): e649; (Ene-Jun, 2024). e-ISSN: 2810-8817
Tabla 1.
Valores de pretratamiento de los metales pesados antes de la aplicación de fitorremediación
Réplica
Plomo (mg/kg)
Mercurio (mg/kg)
Cadmio (mg/kg)
1
9,55
<0,1
5,59
2
9,52
<0,1
5,59
3
9,15
<0,1
5,62
Media
9,41
<0,1
5,60
Desviación estándar
0,22
-
0,02
ECA (mg/kg)
70
6,6
1,4
3.2. Concentración final de metales pesados en el suelo del botadero, después de la aplicación de
fitorremediación (Post tratamiento)
Concentración final de plomo
En la Tabla 2, se verifica la concentración de plomo en el suelo después de la implementación de las especies
fitorremediadoras. Para Medicago sativa y Taraxacum officinale, los niveles medios de plomo en el suelo
del botadero fueron de 8,50 mg/kg y 7,39 mg/kg respectivamente; estos valores no alcanzaron a los límites
de los ECAs del suelo de 70 mg/kg para este metal. La especie con mayor retención de plomo fue Taraxacum
officinale.
Tabla 2.
Valores de post tratamiento de plomo después de la aplicación de fitorremediación con las dos especies
Concentración final de mercurio
La Tabla 3 muestra la concentración de mercurio en el suelo después de la implementación de las especies
fitorremediadoras. No fue factible estimar las concentraciones como valores puntuales, ya que los niveles
de remoción de mercurio por ambas especies estaban por debajo de los límites de detección del método
(<0,1 mg/kg); en ambos casos, no se superó los valores de los ECAs del suelo de 6,6 mg/kg para este metal.
Tabla 3.
Valores de post tratamiento de mercurio después de la aplicación de fitorremediación con las dos especies
Réplica
Medicago sativa
Taraxacum officinale
1
8,48
8,16
2
8,83
7,92
3
8,18
6,10
Media
8,50
7,39
Desviación estándar
0,33
1,13
ECA (mg/kg)
70
Réplica
Medicago sativa
Taraxacum officinale
1
<0,1
<0,1
2
<0,1
<0,1
3
<0,1
<0,1
Media
<0,1
<0,1
Desviación estándar
-
-
ECA (mg/kg)
6,6
Silva-Mori, K. et al.
6 Rev. Amaz. Cienc. Ambient. Ecol. 3(1): e649; (Ene-Jun, 2024). e-ISSN: 2810-8817
Concentración final de cadmio
La Tabla 4 muestra la concentración de cadmio en el suelo después de la implementación de las especies
fitorremediadoras. Se comprobó que la concentración media de cadmio en el suelo del botadero fue de 1,13
mg/kg para la especie Medicago sativa, y de 1,36 mg/kg para la especie Taraxacum officinale; ambos
resultados no alcanzaron el límite de 1,4 mg/kg establecido por los ECAs del suelo para este metal. Además,
Medicago sativa fue la especie que más cadmio retuvo.
Tabla 4.
Valores de post tratamiento de cadmio después de la aplicación de fitorremediación con las dos especies
3.3. Análisis estadístico y comparativo de las concentraciones finales de los metales pesados entre
las 2 especies involucradas en el proceso de fitorremediación
Prueba T – concentración final de plomo
En la Tabla 5 se muestra la prueba T para la concentración final de plomo en el suelo, utilizando Medicago
sativa y Taraxacum officinale como especies fitorremediadoras. Luego de la aplicación del proceso de
fitorremediación, se observó una concentración de plomo comparable entre ambas especies; el valor
resultante de p fue 0,089, lo que indica que no hay diferencias significativas entre los tratamientos.
Tabla 5.
Prueba T para muestras independientes - concentración de plomo después de la aplicación de
fitorremediación con las dos especies
Especie
N
Media
p-valor
Medicago sativa
3
8,50
0,089
Taraxacum officinale
3
7,39
Prueba T – concentración final de cadmio
En la Tabla 6 se muestra la prueba T para la concentración final de cadmio en el suelo, utilizando Medicago
sativa y Taraxacum officinale como especies fitorremediadoras. Se verificó que no hay diferencias
significativas ni variaciones perceptibles entre los tratamientos, con un valor p de 0,122, lo que indica que
las concentraciones de cadmio en las dos especies fueron comparables.
Tabla 6.
Prueba T para muestras independientes - concentración de cadmio después de la aplicación de
fitorremediación con las dos especies
Especie
N
Media
p-valor
Medicago sativa
3
1,13
0,122
Taraxacum officinale
3
1,36
Réplica
Medicago sativa
Taraxacum officinale
1
1,35
1,57
2
1,04
1,38
3
1,00
1,13
Media
1,13
1,36
Desviación estándar
0,19
0,22
ECA (mg/kg)
1,4
Silva-Mori, K. et al.
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4. DISCUSIÓN
Las condiciones iniciales del suelo del botadero Yacucatina reflejan un problema de contaminación por
metales pesados, específicamente de plomo y cadmio, la aplicación de alternativas de recuperación de
suelos como en este caso la fitorremediación, logró reducir significativamente estas concentraciones, en
valores aceptables de acuerdo a la normativa ambiental peruana, Raza et al. (2020) argumentan que la
fitorremediación de cadmio aplicando plantas hiperacumuladoras, es una de las opciones novedosa,
técnicamente eficiente y de bajo costo.
Las especies Taraxacum officinale y Medicago sativa o usualmente conocidas como Alfalfa y Diente de león
respectivamente, demostraron su capacidad fitorremediadoras, para la recuperación de suelos
contaminados de un botadero de residuos sólidos, estas especies como tal, son muy comunes y de fácil
producción en nuestro medio; así mismo, encontramos al Helianthus annuus (girasol), otra especie común
y abundante, con capacidades para la descontaminación de suelos, concretamente aquellas afectadas con
plomo y cadmio (Munive et al., 2020). Se puede analizar que existen varias especies de plantas con notables
capacidades para absorber, translocar y acumular, o fitorremediar, específicamente metales pesados de
suelos contaminados (Yan et al., 2020).
Estos resultados de remoción y recuperación de suelos contaminados fueron muy positivos, teniendo en
cuenta que el estudio experimental se realizó con muestras de un botadero de residuos sólidos; Patra et al.
(2021), lograron niveles aceptables de restauración de suelos mineros con presencia de metales pesados,
mediante un estudio de fitorremediación utilizando plantas de la familia Poaceae.
Aunque el tratamiento de suelos contaminados con metales pesados, aplicando especies de plantas bajo el
proceso de fitorremediación, sea una de las opciones más acertadas, la incorporación de microorganismos
al proceso, mejora notablemente los resultados, pues se ha comprobados que tolerar la toxicidad de los
metales pesados en suelos contaminados depende de las interacciones entre diferentes especies vegetales
y microorganismos (Alves et al., 2022).
CONCLUSIONES
Las concentraciones iniciales promedios de los metales pesados en los suelos del botadero Yacucatina
fueron: 9,41 mg/kg para plomo, 5,60 mg/kg para cadmio; en cuanto al mercurio, no se logró determinar un
valor específico, ya que estuvo por debajo de los límites de detección del método empleado (< 0,1 mg/kg).
Las comparaciones de estos valores con los estándares de calidad ambiental (ECA), evidenciaron que la
concentración de plomo está por debajo de los límites de la normativa (70 mg/kg), sin embargo, la
concentración de cadmio superó estos límites (1,4 mg/kg).
Utilizando las especies Medicago sativa y Taraxacum officinale en el proceso de fitorremediación, se
registraron valores de postratamiento de 8,50 mg/kg y 7,39 mg/kg respectivamente para el plomo,
asimismo de 1,13 mg/kg y 1,36 mg/kg respectivamente para el cadmio, todos estos valores cumplieron con
los estándares de calidad ambiental. Los resultados indican que Taraxacum officinale retuvo la mayor
cantidad de plomo, mientras que Medicago sativa fue más eficaz en la retención de cadmio.
FINANCIAMIENTO
Los autores no recibieron patrocinio para llevar a cabo este estudio-artículo.
CONFLICTO DE INTERESES
El presente artículo no presenta conflicto de intereses.
Silva-Mori, K. et al.
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CONTRIBUCIÓN DE LOS AUTORES
Conceptualización, curación de datos, análisis formal, adquisición de fondos, investigación, administración
del proyecto, software, supervisión, validación, visualización, redacción -borrador original y redacción -
revisión y edición: Silva-Mori, K., Ramírez-Ramírez, W., Delmester-Chuquimbalqui, M. y Azabache-Aliaga,
Y. D.
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