Reciclado de purín de cerdo y alperujo como enmiendas orgánicas en estrategias de fito-recuperación de suelos con altos niveles de metales pesados
- Autores: Carlos de la Fuente Sáez
- Directores de la Tesis: Rafael Clemente Carrillo (dir. tes.), María Pilar Bernal Calderón (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Murcia ( España ) en 2009
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Lino García Torres (presid.), Raúl Moral Herrero (secret.), Engracia Madejón Rodríguez (voc.), Joseph Antoine Martínez (voc.), Juan Cegarra Rosique (voc.)
- Materias:
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- Resumen
El objetivo de la presente memoria es establecer las bases para optimizar el uso de purín de cerdo y alperujo como enmiendas orgánicas para la fitorremediación de suelos contaminados por metales pesados en condiciones reales, mediante la evaluación de los efectos de dichos residuos en el fraccionamiento de metales y su relación con la recuperación de la actividad microbiana y los ciclos de carbono y nitrógeno en el suelo.
Se realizaron experimentos de incubación aeróbica, de lixiviación en columnas y de biodisponibilidad de metales con plantas en macetas a escala de laboratorio, para evaluar los efectos de las enmiendas en la solubilidad de metales en el suelo y su relación con la actividad microbiana, la pérdida de metales por lixiviación así como con la absorción de metales por las plantas, distinguiendo entre los efectos propios de la materia orgánica de las enmiendas, de los debidos a la modificación de las propiedades químicas del suelo tras la adición de estos materiales.
Respecto a la utilización del purín de cerdo, mediante experimentos de incubación y de lixiviación se estudiaron los efectos de este material en suelos afectados por una contaminación "joven", debida al vertido de lodo pirítico ocurrido en Aznalcóllar (Sevilla) en 1998. El objeto de usar purín en estos suelos, es que este material puede disminuir la solubilidad de los metales debido a su pH ligeramente alcalino, que podría neutralizar la acidez de estos suelos. Asimismo, se evaluaron los efectos de las fracciones sólida y líquida del purín, separadas mediante el uso de poliacrilamida catiónica o por centrifugación, para evaluar la idoneidad del uso del material bruto o la de sus fracciones sólida y líquida por separado.
El purín de cerdo se reveló como una enmienda apta para la recuperación de la respiración microbiana y la actividad nitrificante de los suelos estudiados, con preferencia sobre la fertilización inorgánica de nitrógeno. Asimismo, la adición de purín de cerdo produjo una importante inmovilización microbiana de nitrógeno inorgánico, indicando la reactivación de su biomasa microbiana. Los efectos de este material en el fraccionamiento de metales fueron escasos y se asociaron fundamentalmente al aumento de pH en el suelo tras la adición de este material orgánico.
En cuanto a las fracciones sólida y líquida del purín separadas mediante adición de poliacrilamida catiónica, los efectos más importantes los produjo la fracción sólida. Este material aumentó el pH del suelo, evitando la excesiva acidificación por oxidación de restos de sulfuros metálicos, lo cual produjo un descenso de la fracción soluble y de cambio de metales (Zn y Mn) aumentando la fracción extraíble con NaOH y EDTA. Este efecto no se pudo asociar únicamente al aumento de pH, jugando un importante papel la capacidad complejante de la materia orgánica de dicha fracción sólida. La fracción líquida aportó la materia orgánica más lábil del purín, situación que se tradujo en su rápida mineralización en el suelo y en efectos poco importantes en el fraccionamiento de metales. La adición de esta fracción líquida en condiciones de campo puede suponer problemas de contaminación a las aguas subterráneas debido a su alta movilidad en el suelo.
Las dos tecnologías de separación sólido-liquido estudiadas (centrifugación y poliacrilamida catiónica) produjeron materiales con un comportamiento similar en cuanto a la lixiviación de nutrientes y metales en el suelo. Los efectos más importantes se apreciaron en la distribución de carbono, ya que los materiales separados mediante poliacrilamida produjeron una mayor acumulación superficial de carbono orgánico, especialmente de tipo húmico, asociado a la adición de dicho polímero así como a su efecto floculante de la materia orgánica soluble.
Los estudios realizados con alperujo se llevaron a cabo con dos tipos de suelo, uno calizo de Murcia, con una alta concentración de Zn y Pb debido a la prolongada actividad minera desarrollada en la Sierra de La Unión, y dos suelos de Aznalcóllar, uno ácido contaminado y otro de la misma zona no afectado por el vertido. Se realizaron dos experimentos para evaluar los efectos del alperujo en los suelos seleccionados, uno de incubación y otro con plantas en cámara de cultivo.
La adición de alperujo ayudó a la recuperación de la actividad de los microorganismos en todos los suelos estudiados. Este material afectó al fraccionamiento de metales, fundamentalmente en el suelo calizo, aumentando la fracción soluble de varios metales a corto plazo, especialmente Mn. Dicho aumento no fue debido a una modificación del pH, pudiendo asociarse a cambios en las condiciones redox del suelo durante la oxidación de compuestos fenólicos hidrosolubles del alperujo. Estos hechos se apreciaron únicamente en el suelo calizo, debido a su riqueza en óxidos de Fe y Mn que favorecen la rápida adsorción de los compuestos fenólicos sobre la superficie de estos minerales, donde se lleva a cabo su oxidación.
Para evaluar la idoneidad del uso de alperujo fresco o tras ser compostado se realizó un experimento con plantas en macetas, comparando dichos materiales sólidos con sus extractos acuosos, a fin de determinar la responsabilidad de la fracción más lábil del alperujo y del compost en los cambios producidos en el suelo. Se observó que el compost de alperujoes un material más adecuado para el desarrollo vegetal que el material fresco, puesto que no produjo efectos fitotóxicos y disminuyó la biodisponibilidad de varios metales pesados tales como Pb y Zn, demostrando la capacidad complejante de su materia orgánica. Las fracciones extraíbles en agua de compost y alperujo produjeron los menores efectos en la producción vegetal, así como en el fraccionamiento de los metales y la actividad microbiana, quizá debido a su corto periodo de actuación en el suelo. Únicamente fue relevante el aumento de la fracción de Mn soluble y de cambio en el suelo tras la adición de la fracción extraíble con agua del alperujo, asociado a la oxidación de los fenoles hidrosolubles, aunque no se apreció acumulación de este metal en las plantas ni efectos fitotóxicos, que sí se produjeron con alperujo, debido al poco tiempo de actuación y al mayor desarrollo de las plantas cuando se añadió esta fracción hidrosoluble.
Por todo ello, y respecto al objetivo general de esta tesis, se ha demostrado que el purín de cerdo es útil como enmienda orgánica en técnicas de fitorremediación de suelos contaminados por metales pesados, basados en fitoinmovilización o fitoestabilización, lo cual supone una alternativa viable para su reciclado. Por otro lado, el uso de alperujo en técnicas de fitorremediación es limitado, pues su adición al suelo produce efectos fitotóxicos. Una opción viable para el reciclado del alperujo es su transformación previa mediante compostaje, obteniendo un compost apto para su uso en técnicas de fitoestabilización.
