Fitorremediación en cauce del Río Sonora
Por: Dr. Fernando Huerta Ancheta1
Resumen
Se presentan resultados del proyecto Rio Sonora. El objetivo fue la recolección, identificación y análisis de especies vegetales en sitios específicos del cauce del Río Sonora, para reconocer sus capacidades de fitorremediación. La fitorremediación utiliza la función orgánica de ciertas especies vegetales de absorber metales en sus raíces, tallos y hojas. Se visitaron tres sitios de interés: San José de Gracia, Arizpe y Puerta del Sol. Con la colaboración de estudiantes de minería (UTH) y botánica (UNISON) asesorados por profesores, se colectaron muestras de diferentes especies vegetales frescas de la ribera del río en agua corriente, tanto para colección del Herbario USON como para posteriores análisis. Se identificaron 26 especies de plantas de las cuales 15 poseen atributos de fitorremediación de acuerdo con la bibliografía consultada, para elementos metálicos como As, Cd, Pb, Zn, Mn, Cu, Na, Cr, Hg así como amoniaco. Las muestras vegetales del sitio San José de Gracia se analizaron por espectrometría de Absorción Atómica, confirmando que Rumex acetosa, Cynodon dactylon, Nasturtium officinale y Nicotiana glauca, presentan potenciales aportaciones de remediación de metales contaminantes como Cu, Mg, Al, Fe, Pb.
Palabras claves: Fitorremediación. Metales contaminantes. Remediación.
Introducción
El estado de Sonora es uno de los 32 estados que conforman las entidades federativas de México. Se ubica en la región noroeste del territorio nacional (imagen 1) característico por sus zonas desérticas, clima seco, costas y playas. Su capital es la ciudad de Hermosillo. Colinda con los estados de Chihuahua al este, Sinaloa al sur, Baja California al noroeste; al norte comparte frontera con los estados norteamericanos de Arizona y Nuevo México. Al oeste colinda con el Mar de Cortés (Golfo de California). Su territorio se divide en 72 municipios, ocupando el segundo lugar nacional en extensión después de Chihuahua, con un 9.2 % del total del territorio mexicano.
El proyecto se focalizó en la cuenca hidrológica del río Sonora (Imagen 1) que tiene una extensión de 27,739 km2, con elevaciones desde los 2,671 msnm hasta el nivel de mar en costas del Golfo de California donde desemboca. Las precipitaciones registradas mínimas en la cuenca son del orden de los 184 mm y máximas de 583 mm de lluvia. La sequía afecta el 64% del área. El área de estudio del proyecto es el cauce del Río Sonora desde su origen cercano a la frontera con Arizona (E.U) hasta su embalse en la presa Rodolfo Félix Valdez (El Molinito).
En esta área están establecidas las comunidades de Bacoachi, Arizpe, Banámichi, Huépac, San Felipe de Jesús, Aconchi, Baviácora, Puerta del Sol, Mazocahui, San José de Gracia (Imagen 2). Estas comunidades se identifican como región del Río Sonora, conservando cultura, costumbres, tradiciones y actividades productivas desde tiempos de la colonización europea del siglo XVII. La región del Río Sonora cuenta con 23,000 habitantes.
La vida de estas poblaciones depende del río Sonora: agua para beber y uso doméstico (una vez potabilizada); riego de milpas para cultivo de hortalizas, legumbres, forrajes, huertas de frutales; agua para sus vacas, caballos, chivas, burros. La preservación del entorno, comunidades vegetales y animales característicos de la región, dependen por supuesto, del flujo de agua por más débil que fuese.
Sus actividades productivas dependen del río: elaboración de comestibles (quesos, tortillas de harina, dulces de leche, dulces de caña de azúcar, conservas de frutas, carne seca, carne machaca, salsas picantes, una gran variedad; elaboración de artesanías (cuero, madera, cuernos de vacas, de venados); elaboración de alimentos propios de la región (menudo, pozoles, caldos de queso, de machaca, de verduras, una gran variedad); guías turísticas por la región, guías de cazadores con permisos. Las ventas de sus productos las realizan en las plazas de sus comunidades, puestos en carreteras, fondas de comida. La visita de turistas a sus comunidades es vital para su subsistencia. El rio Sonora es pues, vida, identidad y arraigo de sus pobladores.
Por lo anterior, la salud de suelos y aguas de río Sonora es de suma importancia.
La salud del rio Sonora se ha visto afectada por tres fenómenos recurrentes: los periodos de extrema sequía que prácticamente lo desaparecen, la contaminación por basura (papel, plástico, vidrio) que dejan los visitantes y la concentración peligrosa para la vida de elementos metálicos.
La depositación de elementos metálicos tales como arsénico, plomo, cobre, aluminio, fierro, manganeso y mercurio en ocasiones rebasan los límites aceptables por la normatividad mexicana para considerar el agua del rio y los pozos de abastecimiento apta para el consumo humano. Cuando esto sucede se consideran metales contaminantes. Estos metales contaminantes causan intoxicación, con síntomas que pueden incluir dolor de cabeza, náuseas, fatiga, debilidad muscular, irritación de la piel y, en casos graves, daño cerebral, daño renal y problemas cardíacos, pudiendo ser irreversibles en algunos casos.
La presencia de elementos metálicos en la cuenca ha tenido históricamente dos orígenes: naturales y accidentales.
Depositación mineral natural. Los cerros y montañas de la cuenca (sobre todo en la parte norte) contienen vetas, mantos y otras estructuras geológicas altamente mineralizadas que históricamente han sido explotadas por sus recursos (Imagen 3). Por acción de la erosión (lluvia, aire) se transportan polvos, arenas y partículas de rocas aguas abajo hacia el cauce del rio generando depositación de minerales. Basta caminar por el lecho del rio para observar muestras de la variedad litológica de la cuenca con emplazamientos de Diorita-Granodiorita- Granitos, Areniscas y Riolitas (Imagen 4). Según datación geológica esta acción ha persistido al menos por 12 millones de años. La composición química del agua proporciona información sobre los procesos que la han afectado en su recorrido por la cuenca. El uso de diagramas de Gibbs permiten entender los procesos más importantes como el de precipitación, interacción agua-roca y evaporación. Es posible observar las relaciones iónicas de (Na+K)/(Na+K+Ca) como en la (Cl)/(Cl+HCO3), que se agrupan en la zona de lavado de la roca durante las épocas de lluvia. Por supuesto, las familias químicas del agua presentes en la cuenca, están en relación a la composición química de la litología dominante.
Deposición mineral accidental. Se han ocasionado por derrames de soluciones ácidas por accidentes de auto tanques de abastecimiento a minas regionales y de incidentes en la presa de jales de la mina Buenavista del Cobre situada en la ciudad de Cananea, justo en el origen del río Sonora. Sin embargo, estas contingencias han sido atendidas con la prontitud que exigen los protocolos de protección civil y ambiental. A la fecha, el evento de contaminación más grave por parte de la mina Buenavista del Cobre, sucedió el 6 de agosto del año 2014, cuando derramó alrededor de 40,000 m3 de sulfato de cobre acidulado. Como parte de un protocolo oficial de contingencia, alrededor de 300 pozos de las riberas del río fueron clausurados por la CONAGUA (Comisión Nacional de Agua) los cuales abastecían de agua potable a las comunidades y también eran utilizados para las actividades agropecuarias.
La empresa Buenavista del Cobre inició el 27 de noviembre de 2014 un programa de remediación que consistió en la remoción de suelos contaminados, realizar muestreos de suelos y aguas para zona definidas, presentar reportes de seguimiento de trabajos a la SEMARNAT. Para el desarrollo de las actividades de remediación se integró un Fideicomiso con recursos proporcionados por Grupo México, propietaria de la Mina Buenavista del Cobre S.A de C.V.
En diciembre del 2015, el Fideicomiso, informó que el programa de remediación había concluido. Se propuso realizar un monitoreo de los sitios contaminados por un periodo mínimo de tres años. Según los análisis subsecuentes de calidad del agua llevados a cabo por instituciones oficiales, así como por instituciones académicas, el agua del río ya no representaba un riesgo a la salud de sus habitantes. La contingencia ocasionó graves perjuicios a la salud física y moral de los habitantes y a la actividad económica regional.
Pregunta de investigación: ¿Existen especies de plantas con capacidades de fitorremediación de elementos metálicos en el cauce del Río Sonora?
Objetivo general. Recolección, identificación, documentación y análisis de especies vegetales en sitios específicos del cauce del Río Sonora, para reconocer sus aportes en fitorremediación.
Marco de referencia La fitorremediación aprovecha la capacidad de ciertas plantas para absorber, acumular, metabolizar, volatilizar o estabilizar contaminantes presentes en el suelo, aire, agua o sedimentos como metales pesados, metales radioactivos, compuestos orgánicos y compuestos derivados del petróleo.
El término fitorremediación, hace referencia a una serie de prácticas que se basan en el uso de plantas (especies vegetales) para limpiar o restaurar ambientes contaminados, como aguas, suelos, e incluso aire. Se compone de las palabras, Fito que en griego significa planta o vegetal, y remediar (del latín remediare).
La fitorremediación puede constituirse en una tecnología sustentable que se basa en el uso de plantas para reducir in situ la concentración o peligrosidad de contaminantes orgánicos e inorgánicos de suelos, sedimentos y aguas a partir de procesos bioquímicos realizados por las plantas y microorganismos asociados a su sistema de raíz que conducen a la reducción, degradación, volatilización y estabilización de diversos tipos de contaminantes.
Por lo mismo han sido objeto de estudio las especies vegetales que posean esta función natural y cuales sustancias son capaces de remediar. A manera de ejemplo, se muestran Resultados de diversos autores (Imagen 5).
Metodología
En la primavera de los años 2022 y 2023 se realizaron visitas a tres sitios de la ribera del río Sonora: San José de Gracia, Arizpe y Puerta del Sol. Del cauce del rio, en agua corriente, se recolectaron dos muestras por cada especie vegetal con la colaboración de estudiantes de minería de la Universidad Tecnológica de Hermosillo (UTH) y de biología de la Universidad de Sonora (UNISON). Se contó con la colaboración especial de investigadores expertos del Dictus y Herbario de Unison para la selección de plantas con perfil adecuado al objetivo del proyecto. Colectadas las plantas, una muestra fue preparada para su identificación botánica y resguardo en colección del Herbario y la otra para análisis por espectrometría con Absorción Atómica.
Resultados de investigación
Sitios de recolección de plantas. Los sitios de interés fueron los siguientes:
Sitio San José de Gracia. Se localiza 3 kilómetros al NE de la comunidad de San José de Gracia que a su vez se ubica a 60 km de la ciudad de Hermosillo por la carretera estatal 14 Hermosillo–Ures en la llamada Ruta del Río Sonora. Las coordenadas UTM son Este 053988 m. y Norte 3242483 m. (Imagen 6).
En el tramo seleccionado, el cauce forma un vado que permite la acumulación de aguas, suelos y el desarrollo de plantas dentro del cauce y ribera en contacto al flujo del agua. (Imagen 7).
En marzo del 2022 se realizó la recolección de especies con la colaboración del investigador Dr. Alf Meling (Dictus-Unison) acompañados de estudiantes de biología de la Universidad de Sonora. Los especialistas indicaron a los estudiantes colaboradores las especies a recoger. Se colectaron dos muestras de 11 especies distintas, debidamente tituladas.
Sitio Arizpe. Se localiza 4 kilómetros al NE de la ciudad de Arizpe por la carretera estatal 89 Arizpe-Bacoachi en el sitio llamado Vado de Tahuichopa Las coordenadas UTM son Este 580,930 m. y Norte 3,360,228 m. (Imagen 8).
En marzo del 2023 se recogieron muestras de 10 especies de plantas en contacto con agua del río. Se contó con la colaboración del Dr. Higinio Sandoval curador del Herbario Uson en la selección de especies de interés con apoyo de dos estudiantes de Biología. (Imagen 9).
Sitio Puerta del Sol. Se localiza 12 kilómetros al NE de la ciudad de Ures, Sonora por la carretera estatal 14, Ures-Mazocahui. Las coordenadas UTM son Este 570,003 m. y Norte 3,259,499 m. (Imagen 10).
También en marzo del 2023, se recogieron muestras de 4 especies de plantas con similar metodología. (Imagen 11).
Identificación de especies recolectadas. Las muestras de especies de plantas recolectadas fueron fotografiadas, disecadas en papel para identificación y resguardo, otras secadas y pulverizadas para posteriores análisis de laboratorio. Las especies fueron identificadas en trabajo colaborativo de estudiantes de minería y biología en instalaciones del Herbario Uson, posteriormente realizaron investigación documental en catálogos especializados de plantas con capacidad de fitorremediación para diversos elementos metálicos. Las siguientes tablas muestran nombre científico de la especie, imagen, y aporte de fitorremediación.
Plantas recolectadas en sitio San José de Gracia (Tabla 1 y Tabla 2). Los resultados del sitio fueron: 10 especies CON evidencia de aporte de fitorremediación para Mercurio, Manganeso, Arsénico, Cadmio, Plomo, Zinc, Cromo, Cobre.
Plantas recolectadas en sitio Arizpe (Tabla 3 y Tabla 4). Los resultados del sitio fueron: 10 especies SIN evidencia de aporte de fitorremediación.
Plantas recolectadas en sitio Puerta del Sol (Tabla 5). Los resultados del sitio fueron: 4 especies CON evidencias de aporte de fitorremediación para:
Sodio, Manganeso, Arsénico, Cadmio, Plomo, Zinc, Amoniaco, Cobre.
Análisis contenido elementos metálicos. Con el propósito de verificar las capacidades de fitorremediación de algunas especies recolectadas se realizaron análisis de contenidos metálicos.
La gráfica 1 presenta los contenidos de cobre metálico (Cu) de las especies recolectadas en el sitio San José de Gracia. Los análisis fueron realizados por estudiantes con equipo de Absorción Atómica AA990 de la carrera de Minería de la Universidad Tecnológica de Hermosillo.
La gráfica 2 presenta los contenidos metálicos de Mg, Al, Fe y Pb de las plantas recolectadas en sitio San José de Gracia. El análisis se realizó en Laboratorio Análisis Vegetales del Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste S.C (CIBNOR)
Resultado final
De acuerdo a los resultados de los análisis, las plantas con capacidad evidente de fitorremediación recolectadas fueron las siguientes: Rumex acetosa, Cynodon Dactylon, Nasturtium Officinale y Nicotiana Glauca, las cuales aportan potencialmente a la remediación de Cu, Mg, Al, Fe y Pb. Las imágenes 12 y 13 muestran la taxonomía de las especies en cuestión.
Conclusiones
El Proyecto Río Sonora: Recolectó e identificó 25 especies de plantas de las cuales 14 poseen atributos de fitorremediación según catálogos consultados, para elementos metálicos como arsénico, cadmio, plomo, zinc, manganeso, cobre, sodio, amoniaco, cromo y mercurio. Las muestras de San José de Gracia se analizaron por espectrometría de Absorción Atómica, confirmando que las especies Vinagrera, Pasto bermuda, Berro y Juan loco, presentan potenciales aportaciones de remediación de metales contaminantes como Cu, Mg, Al, Fe, Pb.
Aportó al Herbario Uson de plantas caracterizadas del río Sonora que no contaban en su acervo de especímenes, para su consulta científica.
¿Podremos generar técnicas de fitorremediación que contribuyan permanentemente a la salud del río Sonora?
Referencias
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1Profesor investigador de la carrera de Minería. Universidad Tecnológica de Hermosillo, Sonora. Ingeniero Minero. Maestría Administración de Negocios. Doctorado en Educación Superior. Cuerpo Académico Desarrollo Regional en Sonora. fhuerta@uthermosillo.edu.mx
