NUTRIENTES Y GASES: SILICA

TERCERA PARTE
NUTRIENTES Y GASES: SILICA
EL SILICIO ES EL SEGUNDO elemento de mayor abundancia en la litosfera. Es un
nutriente esencial para las diatomeas quienes lo utilizan para formar sus frústulas. Este
mineral es también esencial para el crecimiento de otras algas tales como Dinobryon,
Uroglena y Mallomonas.
Estas algas utilizan el silicio para la construcción de
estructuras extracelulares conocidas como placas y escamas.
La fuente primaria del silicio en cuerpos acuáticos proviene de la meteorización o
desgaste de feldespatos. Estos últimos constituyen el grupo más importante de
minerales petrográficos. Están formados por aluminosilicatos de potasio, sodio, calcio y
en raras ocasiones de bario. Su fórmula general es: W(ZO2) 4, donde W = Na+, K+, Ca2+
ó Ba2+; Z = Si4+, Al3+ (la relación Si : Al varía de 3:1 a 1:1).
Abundancia:
La concentración del silicio en aguas interiores varía entre 0.1 y 4,000 mg/L. En ríos y
lagos particularmente, la concentración del silicio, medida como sílice (SiO2), oscila entre
0.2 y 60 mg/L. Estos valores podrían aumentar con el aporte de sílice y silicatos (SiO44y SiO32-) provenientes de descargas industriales y domésticas. Ambos derivados del
silicio se añaden al agua con varios propósitos. Estos forman parte de inhibidores de
corrosión y de detergentes. Por otro lado, el silicio es un nutriente escaso en el ambiente
marino, promediando valores alrededor de 5 mg/L. El alto consumo del silicio por
radiolarios, silicoflagelados, esponjas silíceas y diatomeas parece explicar su baja
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concentración en agua de mar. En ambientes salobres y en los salitrales se registran
concentraciones de sílice mayores a 1000 mg/L. La solubilidad de la sílice aumenta con
la temperatura, razón por la cual se registran concentraciones más altas de este
nutriente en manantiales termales y en los géiser.
Rol como nutriente limitante:
Estudios sobre el rol del silicio como nutriente esencial para el crecimiento de diatomeas
revelan una relación inversa entre la densidad de diatomeas y la concentración del sílice
soluble. También se ha demostrado que algunos sobrecrecimientos ("blooms") de
diatomeas agotan las concentraciones de sílice, hasta que esta última alcanza niveles de
deficiencia.
Cuando el sobrecrecimiento de diatomeas colapsa, se observa a
continuación un aumento en la concentración del sílice soluble. No obstante, no todo el
sílice incorporado en las frústulas de las diatomeas se reintegra a la fase soluble, ya que
una porción significativa de las frústulas se deposita en los sedimentos. Dicha fracción
del silicio queda inmovilizada por periodos de tiempo que cubren milenios. Finalmente, el
silicio debe considerarse un nutriente limitante para el crecimiento de diatomeas dado
que: (1) el contenido de sílice en diatomeas representa de un 25 a un 60% del peso seco
de estas algas, (2) no hay mecanismo de almacenaje para este nutriente en ningún
organismo vivo y (3) su reciclaje en la naturaleza es mínimo. Estudios realizados con
cultivos de laboratorio indican que las diatomeas no pueden reproducirse si la
concentración de sílice es menor de 0.5 mg/L (Brock, 1966).
Movilización del silicio en la naturaleza:
El ciclo biogeoquímico del silicio es relativamente sencillo, cuando se le compara con los
ciclos de nitrógeno, fósforo o hierro. Básicamente se conocen sólo dos fuentes
primarias de silicio en los ambientes acuáticos: (1) el aporte de sílice y silicatos
proveniente de los sedimentos y (2) el aporte alocótono (exógeno) de sílice y silicatos. El
aporte de los sedimentos se deriva de la meteorización de depósitos minerales
(feldespatos), de la liberación de sílice y silicatos de sedimentos anóxicos en cuerpos de
agua eutróficos (material absorbido a arcillas) y finalmente, algunas especies de
diatomeas liberan hasta un 15% de la sílice incorporada en sus frústulas (Cole, 1983). El
reciclaje del silicio por parte de la ictiofauna se considera insignificante.
Las rocas que contienen silicio componen cerca de 70% de la corteza terrestre, siendo
así la principal fuente de silicio para los cuerpos de agua superficiales y las aguas
subterráneas. La lluvia, los manantiales y los lixiviados de suelos contienen una alta
concentración de CO2. Este último, mineraliza las rocas silíceas liberando sílice (SiO2) de
acuerdo con la siguiente reacción :
2Na AlSi3O8 + 2CO2 + 3H2O
(feldespato)
4SiO2 + Al2Si2 O5(OH)4 + 2Na+ + 2HCO3
(sílice)
(kaolonita)
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Por otro lado, Hutchinson (1957) reportó la disolución de minerales en arcillas por
diatomeas absorbidas a dicho sustrato. Las diatomeas liberan la sílica y la utilizan para la
síntesis de sus frústulas por un mecanismo aún desconocido. La alúmina queda como
un producto secundario insoluble que se precipita.
METODOLOGIA
La determinación de las formas solubles de silicio se basa en la reacción del ácido
ortosilícico (H4SIO4) con el molibdato para generar la molécula del ácido silicomolibdénico.
Cuando este producto es reducido se genera un compuesto de color azul intenso.
Finalmente, medimos la absorbancia a 650 nm para determinar la concentración de silicio.
PROCEDIMIENTO A SEGUIR
SILICA:
Manual análisis químico Hach
PREGUNTAS...
1. La concentración de sílice en aguas oceánicas tiende a aumentar debajo de la zona
eufótica. Provea una explicación para este hecho.