Desarrollo de la tecnología de “Fitoremediación”

UNIVERSIDAD
DR. JOSÉ MATÍAS DELGADO
ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
Desarrollo de la tecnología de “Fitoremediación”
Para mejorar la calidad del aire en el Área Metropolitana
San Salvador (AMPSS)
AUTOR: DRA. VIANNEY CASTAÑEDA DE ÁBREGO
COORDINACIÓN Y REVISIÓN
ING. RENÉ HERNÁN LINARES SILVA
COMITÉ DE INVESTIGACIÓN
ING. SILVIA REGINA BARRIOS DE FERREIRO
DIRECTORA, ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
ING. EDGARDO ALFONSO MARTÍNEZ MONTALVO
DOCENTE
ING. RENÉ HERNÁN LINARES SILVA
DOCENTE
JULIO 2006
SAN SALVADOR
EL SALVADOR
CENTRO AMÉRICA
1
Desarrollo de la tecnología de “Fitoremediación”
Para mejorar la calidad del aire en el Área Metropolitana
San Salvador (AMPSS)
Dra. Vianney Castañeda de Abrego
Coordinadora de Investigación
Escuela de Ingeniería Industrial
La calidad del aire trata de la composición del aire y de la idoneidad de éste
para determinadas aplicaciones. El aire que respiramos tiene una composición muy
compleja y contiene alrededor de mil compuestos diferentes. El aire no es más que una
mezcla de una serie de gases, se compone de 78% de nitrógeno, 20 % de Oxígeno, 1%
de gases nobles , 0,03% de dióxido de carbono y 0,97% de agua. Aparte de los
elementos que se han mencionado, también hay otros presentes en el aire; sin embargo,
los porcentajes de estos elementos son muy bajos. En el aire se pueden encontrar
aerosoles, estos son partículas de polvo que son arrastradas de la superficie de la tierra
por el viento, o emitidas durante las actividades volcánicas. Cuando tienen lugar
procesos de combustión, las partículas de cenizas y suciedad también acaban en el aire
(7).
La calidad del aire está determinada por su composición. La presencia o
ausencia de varias sustancias y sus concentraciones son los principales factores
determinantes de la calidad del aire. Debido a esto, la calidad del aire se expresa
mediante la concentración o intensidad de contaminantes, la presencia de
microorganismos, o la apariencia física.
La Polución del aire significa la presencia de una o mas sustancias en el aire, que
tienen efectos negativos en humanos, animales y plantas, y en la calidad del aire. Las
sustancias que cambian la composición del aire negativamente y las sustancias en el aire
que causan molestias son llamadas polución del aire. Los principales causantes del la
polución del aire son los óxidos de azufre, los óxidos de nitrógeno, Compuestos
Orgánicos Volátiles (VOCs) y el material particulado.
Las fuentes principales de polución del aire son las industrias, la agricultura, el
tráfico, la generación de energía y los consumidores. Durante los procesos de
combustión y otros procesos de producción y consumo, son emitidas las sustancias que
pueden causar polución en el aire. Algunas de estas sustancias no dañan directamente la
calidad del aire, sino que reaccionarán con otras sustancias ya presentes en el aire,
2
formando contaminantes dañinos. Cuando grandes concentraciones de estas sustancias
acaban en el medio ambiente, tendrán efectos negativos en los ecosistemas, los
materiales y la salud pública ( ver figura No.1). El tiempo atmosférico tiene un papel
importante en la formación y desaparición de la polución del aire. Los principales
factores que influyen en esto son el viento y las temperaturas. Las partículas y
sustancias que acaban en el aire pueden ser transportadas por el viento, haciendo que la
polución se extienda ampliamente. La lluvia puede retirar contaminantes del aire,
haciendo que acaben en suelos o en el agua. La luz del sol puede ayudar a la
transformación de los contaminantes del aire en sustancias diferentes (7).
A
B
Figura No.1. Efectos negativos
de la polución del aire. En A
afectación de las plantas por la
acción del Ozono; en B
afectación de la visibilidad y las
vías respiratorias por las
emisiones vehiculares
La polución del aire se puede dividir en unas cuantas categorías, de acuerdo con la
fuente de la que deriva:
 Polución biológica del aire, tal como polen, pequeños insectos y
microorganismos (bacterias, hongos, levaduras y algas, artrópodos, ver
Figura No.2)
Figura No.2. Tyrophagus putrescentiae,
artrópodos muy comunes en el medio
ambiente y generadores de problemas en
personas alérgicas.
3

Polución física del aire, tal como sonidos estridentes, emisiones térmicas y
radiaciones.
 Polución química del aire, tal como ozono, aerosoles y amonio.
La polución del aire también se puede dividir en fuentes naturales o humanas. Fuentes
humanas pueden ser el tráfico, la agricultura o la industria. Fuentes naturales pueden ser
tormentas de polvo, erupciones volcánicas y emisiones de plantas.
La polución del aire experimenta una serie de procesos:
 Emisión (liberación de contaminantes al aire)
 Transporte (el aire transporta los contaminantes a diferentes lugares)
 Cambio (los componentes reaccionan con otros componentes del aire
transformándose en diversas sustancias)
 Distribución (los contaminantes se distribuyen en el aire para polucionar una
mayor área)
 Inmisión (los contaminantes se mantienen en un cierto área)
 Deposición (los contaminantes se depositan en un cierto área, en el suelo o en
objetos)
Los principales contaminantes del aire se clasifican en: Primarios son los que
permanecen en la atmósfera tal y como fueron emitidos por la fuente. Para fines de
evaluación de la calidad del aire se consideran: óxidos de azufre, monóxido de carbono,
óxido de nitrógeno, hidrocarburos y partículas. Secundarios son los que han estado
sujetos a cambios químicos, o bien, son el producto de la reacción de dos o más
contaminantes primarios en la atmósfera. Entre ellos destacan oxidantes fotoquímicos y
algunos radicales de corta existencia como el ozono (O3) (1, 18).
Los principales efectos ambientales de la polución del aire son:
Deposición ácida: La deposición ácida no se caracteriza únicamente por la lluvia
ácida; también puede ser nieve y niebla o gas y polvo. La deposición ácida ocurre
principalmente durante la combustión de combustibles fósiles. Cuando emisiones de
dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno se ponen en contacto con agua, se
transforman en ácido sulfúrico y ácido nítrico.
Eutrofización: La eutrofización está causada por un incremento de nutrientes
vegetales en el agua. El aumento en la disponibilidad de nutrientes hace que ciertas
plantas acuáticas, tales como algas y lentejas de agua, crezcan tanto que bloqueen el
aporte de luz solar al agua. Las plantas utilizan además todo el aporte de oxígeno
disponible, que no será renovado, porque las plantas heterotróficas y las bacterias
necesitan luz para realizar la fotosíntesis. Debido a la eutrofización el ecosistema se
verá alterado. Los contaminantes del nitrógeno, tales como óxidos de nitrógeno y
amoniaco, contribuyen a este problema.
“Smog” : En algunas grandes ciudades, debido al alto nivel de contaminación que
estas sufren nos encontramos con un fenómeno denominado "smog". Esta
denominación proviene del inglés al unir las palabras smoke: humo y fog: niebla.
Este término se usa para denominar la contaminación atmosférica que sufren
algunas ciudades debido al resultado de combinar ciertas condiciones atmosféricas y
unos contaminantes atmosféricos concretos. Esta niebla densa y oscurecida "smog",
es una mezcla de niebla, humo y vapores que provienen de productos químicos. Es
un tipo de polución atmosférica con concentraciones de óxido de sulfuro y de
nitrógeno, hidrocarburos y millones de partículas de plomo, manganeso, cobre,
4
níquel, cinc y carbón. Todos estos gases provienen de las industrias, de los
automóviles e incluso de los hogares como resultado de procesos de combustión
(18).
En la actualidad se identifican dos tipos de “smog”: el fotoquímico y el sulfuroso o
reductor; la Tabla No.1 muestra los compuestos que generan el “smog” y sus fuentes:
Tabla No.1. Tabla de Compuestos originarios del “Smog”
TIPO DE CONTAMINANTE
Monóxido de Carbono (CO)
Dióxido de Azufre (SO2)
Partículas en suspensión
Plomo (Pb)
Oxidos de Nitrógeno (NO) (NO2)
Oxidantes fotoquímicos
(fundamentalmente ozono O3)
Hidrocarburos (incluye etano, etileno, propano,
butanos, pentanos, acetileno)
Dióxido de carbono (CO2)
FUENTE DE CONTAMINANTE
Gases de escape de vehículos de motor. Algunos
procesos industriales
Instalaciones generadoras de calor y electricidad
que utilizan petróleo o carbón con contenido
sulfuroso; plantas de ácido sulfúrico
Gases de escape de vehículos de motor; procesos
industriales; incineración de residuos, generación
de calor y electricidad, reacción de gases
contaminantes en la atmósfera.
Gases de escape de vehículos de motor, fundiciones
de plomo, fábricas de baterías.
Gases de escape de vehículos de motor, generación
de calor y electricidad, explosivos, fábricas de
fertilizantes
Se forman en la atmósfera como reacción a los
ácidos de nitrógeno, hidrocarburos y luz solar
Gases de escape de vehículos de motor,
evaporación de disolventes; procesos industriales;
eliminación de residuos sólidos, combustión de
combustibles.
Todas las fuentes de combustión
El origen del “smog” fotoquímico está en la
combustión de los motores, una mezcla compleja
que se forma a partir de la interacción de la luz
solar con dos de los principales componentes de los
gases de escape, el NOx y los hidrocarburos dando
ozono como principal oxidante. El “smog”
sulfuroso es el que contiene concentraciones
elevadas de óxidos de azufre y de material
particulado. El “smog” no es un contaminante
atmosférico, sino que es una consecuencia de la
contaminación atmosférica. En la siguiente tabla
indicamos los contaminantes que producen este
fenómeno en las grandes ciudades. El “smog” es
especialmente importante en las ciudades que están
en lugares con climas secos, cálidos y soleados, y
en aquellos lugares en los que existen muchos
vehículos. En la actualidad en los países
desarrollados los combustibles que originan este
tipo de polución, se queman en instalaciones con
sistemas de depuración o dispersión mejores, con
lo que es raro encontrarse con este efecto de la
contaminación (7, 17,18, 28)
5
Los efectos del “smog” afectan directamente a la salud de las personas, plantas y
animales, además de los efectos nocivos que causan sobre la naturaleza. Los
contaminantes atmosféricos son diversos y cada uno de ellos afecta de distinta manera
al organismo. Irritación ocular y de la garganta, tos, fatiga, anemia y en general una
sobrecarga de las vías respiratorias, son algunos de los efectos de esta contaminación. Si
además la víctima sufre asma, alergia u otros problemas pulmonares, el “smog” puede
llegar a matar como ya ha quedado demostrado con la muerte de miles de personas en
distintas ciudades (18).
Pérdida del ozono: El ozono es creado por todas partes en la atmósfera a través
de reacciones químicas bajo la influencia de luz UV. El ozono es roto otra vez bajo la
influencia de luz visible y de luz UV-A. Cuando el ozono se descompone, se libera una
molécula pobre en oxígeno, que contribuye a la descomposición del ozono. Hay una
serie de compuestos que catalizan la descomposición del ozono. Algunos ejemplos son
el ión hidroxilo (OH-), los óxidos de nitrógeno, Cloro(Cl) y Bromo (Br). El cloro
contribuye principalmente a la descomposición del ozono cuando forma parte de los
CFCs (Cloro-Fluoro-Carbonos). Estos compuestos no se pierden durante la reacción
química, produciendo la descomposición del ozono múltiples veces.
La descomposición y producción de ozono es un proceso natural. Sin embargo, las
actividades humanas han provocado que grandes concentraciones de productos
químicos entraran a la atmósfera, alterando el equilibrio natural (18).
EL ozono es muy importante para toda la vida en La Tierra, porque absorbe la dañina
radiación UV-B del sol. Las mayores concentraciones de ozono están localizadas en la
capa atmosférica entre veinte y cuarenta kilómetros sobre La Tierra. Cuando la
concentración de ozono en esta capa disminuye, la radiación UV-B puede alcanzar La
Tierra. Esta radiación daña el ADN y provoca cáncer de piel. Esta radiación también
puede dañar el sistema inmunitario de los humanos, haciéndonos más susceptibles a
infecciones. La radiación UV-B también provoca cataratas y miopía. La radiación puede
disminuir el crecimiento y la actividad fotosintética en una serie de plantas así como
afectar a la vida acuática hasta los veinte metros por debajo de la superficie del agua. Es
perjudicial para especies de plancton, larvas de peces, gambas, cangrejos y algas. El
fitoplancton es la base de la cadena trófica acuática. Cuando la radiación hace disminuir
la cantidad de fitoplancton esto afectará a todo el ecosistema .
Efecto invernadero : Existen varios contaminantes del aire que son
considerados responsables del efecto invernadero existente. El efecto invernadero es un
fenómeno que ocurre naturalmente, el cual ha perdido su equilibrio debido a la emisión
de gases durante las actividades humanas del último siglo.
El sol irradia calor hacia La Tierra. La Tierra absorbe este calor y lo irradia
parcialmente de vuelta a la atmósfera en forma de radiación infrarroja. En la atmósfera
sobre La Tierra, se pueden encontrar muchos elementos y sustancias diferentes (vapor
de agua, dióxido de carbono, metano, óxido nitroso, partículas de polvo, etc.), que
absorben el calor emitido por La Tierrra. Debido a esto, el calor solar no abandonará la
atmósfera. Los gases que retienen el calor solar en la atmósfera son llamados gases
invernadero. Los gases invernadero solo ocupan una pequeña parte de la atmósfera,
pero aún así son de gran importancia. Si estos gases no estuvieran presentes, la
6
temperatura en La Tierra sería de -18 oC o menor, y no estaría alredor de los 15 oC, como
actualmente.
Los científicos han descubierto que el efecto invernadero tiene una serie de
consecuencias:
 Una elevación de las temperaturas hará que se funda el hielo de los polos.
También provocará la expansión del agua en los océanos. Esto causa una
elevación de la superficie del mar. Las consecuencias de este efecto son
inundaciones en zonas costeras, pantanos y humedales y deltas de ríos.
 Las corrientes del golfo frías y calientes se alterarán, lo que influirá en el
clima.
 Las tormentas tropicales y los ciclones se volverán más intensos.
 Las áreas agrícolas experimentarán serias inundaciones, especialmente en las
áreas mas bajas. Esto perjudicará a los cultivos. Muchas áreas se volverán no
aptas para la agricultura, como resultado de una suspensión en las zonas
climáticas.
 Un aumento en la temperatura hará que el tiempo atmosférico se vuelva más
extremo.
 Los veranos serán más calurosos y más secos, haciendo que las cosechas
disminuyan. La humedad del suelo disminuirá, lo que tiene un efecto
negativo en el crecimiento de las plantas.
 Los ecosistemas se verán alterados o incluso desaparecerán totalmente,
porque las plantas y los animales no se pueden adaptar a los cambios
climáticos. La biodiversidad disminuirá, porque muchas especies de
animales y plantas se extinguirán.
 El agua potable será incluso más escasa de lo que ya es, como resultado de la
evaporación de las reservas debido a la elevación de la temperatura. El agua
del suelo ya no estará disponible para poder ser bebida, porque el nivel
freático caerá, haciendo que el agua salada penetre en las reservas de agua
subterránea.
El efecto invernadero es, como muchos problemas medioambientales, un asunto
global. A pesar de esto no todo el mundo ha aceptado el efecto invernadero como un
problema medioambiental. Mucha gente todavía piensa que la teoría puede ser
cierta, pero que las consecuencias están siendo enormemente exageradas.
Cuando ocurra el efecto invernadero, tendrá muchas consecuencias políticas y
sociales para los habitantes de varios países en todo el mundo. La gente empezará a
emigrar a los países menos abarrotados y donde haya menos hambre y pobreza, tal y
como lo hacen ahora. El cambio climático nos forzará a cambiar nuestra actitud
frente al uso del agua. A manera de resumen la tabla No.2 muestra qué
contaminantes del aire intervienen en varios problemas ambientales (18,28).
Tabla No.2. Problemas ambientales y principales contaminantes
Que los generan.
Problemas atmosféricos
Smog fotoquímico
Smog de invierno
Acidificación
Eutrofización
Cambio climático
SO2
+
+
NOx
+
NH3
+
+
+
+
+
COV
+
CO
+
CH4
+
+
7
El Problema de la calidad del aire en el
Area Metropolitana de San Salvador
(AMSS)
El Area Metropolitana de San Salvador (AMSS)
experimenta severos conflictos ambientales: contaminación del agua por desechos
sólidos y vertidos industriales no tratados; contaminación del aire asociada a un
deficiente sistema de transporte urbano público y privado; así como una reducción de la
disponibilidad de agua que puede asociarse al patrón desordenado de urbanización
vigente y que nos está llevando a una situación de sequía urbana. La acentuación de
esos procesos de degradación influyen muy negativamente en las condiciones de vida de
la población, especialmente de los sectores más pobres; en la productividad urbana de la
AMSS, lo que reduce la competitividad de la economía nacional; y en la gobernabilidad
de la región, debido a los crecientes conflictos sociales y políticos que está generando.
(PRISMA, 1997)
El acelerado crecimiento de los centros urbanos en El Salvador en las últimas
dos décadas ha provocado entre otros, un incremento de: la actividad industrial y
comercial, la ejecución de obras de infraestructura y vivienda, la demanda de transporte
de personas y bienes, el consumo de energía, y principalmente un incremento del
consumo de combustibles para uso industrial, vehicular y doméstico. desarrollan las
actividades antes mencionadas, con el objetivo de reducir la cantidad de sustancias
(17).
En cuanto a las fuentes emisoras, el tráfico vehicular aunque no se tienen
estudios específicos sobre sus emisiones anuales, se ha estimado basados en datos de
consumo de combustible, que son responsables de cerca de un 70% del total de las
emisiones contaminantes. El parque vehicular está compuesto en un 75% por autos con
más de 10 años de uso y en general se encuentran en mal estado, es decir, con
deficientes sistemas de control de emisiones de gases de escape, llegando a estimarse
que más de la mitad de toda la flota no cumple con las regulaciones existentes sobre
emisiones de contaminantes atmosféricos. Por otra parte, no se cuenta con mucha
información sobre la distribución de la flota en el territorio nacional y sobre los patrones
de circulación en las principales ciudades, lo que hace difícil conocer con certeza como
se distribuyen geográficamente las emisiones y como se ve afectada la calidad del aire
en las diferentes zonas de dichas ciudades (17).
Estudios adicionales indican que la ubicación de las industrias en zonas
residenciales, principalmente en San Salvador agudiza el conflicto de contaminación
ambiental sobre todo deteriorando la calidad del aire en zonas altamente pobladas. Se
estima que el aporte de las fuentes fijas a la totalidad de contaminantes del aire está
aproximadamente entre el 15% y 20% del total de emisiones. Las emisiones naturales y
emisiones fugitivas contribuyen probablemente con más del 5% de las emisiones
contaminantes totales.
8
Los contaminantes
Desde 1996 el Laboratorio de Calidad Integral de FUSADES viene realizado el
monitoreo de la calidad del aire del Gran Salvador, el cual se ha desarrollado gracias a
un convenio suscrito desde entonces con la Cooperación Suiza para el Desarrollo
Tecnológico SWISSCONTACT, quienes han financiado el proyecto.
De los resultados del monitoreo del aire se extrae como principal conclusión que
los contaminantes más problemáticos son el Dióxido de Nitrógeno, las partículas PM10,
y las Partículas Totales Suspendidas (la Figura 3, ilustra los principales contaminantes
monitoreados durante los años 1996 a 1999). A lo largo de estos años, la concentración
promedio anual de estas sustancias en el aire ha alcanzado o sobrepasado los valores
guía dictados por la Organización Mundial para la Salud (OMS) y la Agencia de
Protección Ambiental de Estados Unidos (USEPA) . En cuanto a los otros
contaminantes monitoreados, en el caso del Ozono, se ha observado que las
concentraciones promedio anuales en el área metropolitana de San Salvador no
sobrepasan el valor guía de la OMS. En el caso del Plomo, después de su eliminación
como aditivo en la gasolina, no ha vuelto a ser monitoreado por no considerarse en
conflicto ambiental, sin embargo no hay que descartar su presencia en la atmósfera ya
que existen otras actividades que favorecen su presencia tales como fábricas y talleres
de reparación de baterías; de igual manera como no existe un riguroso control sobre la
calidad de los combustibles en nuestro medio no existe garantía al 100% de que las
gasolina que se consumen en el AMPSS no contengan plomo como aditivo.
1000
NO2
Ozono
Xileno
Pb
Benceno
Tolueno
PM10
PTS
CO
100
10
1
0.1
0.01
0.001
0.0001
1996
1997
1998
1999
Gráfico No.1. Monitoreo de los principales contaminantes hecho por
Swisscontac –FUSADES, durante los años 1996 a 1999. Para los
recientes monitoreos la situación de la distribución de los
contaminantes es similar.
En relación a los efectos de estos contaminantes, el Ministerio de Salud Pública y
Asistencia Social ha reportado en los últimos años incrementos importantes en los casos
de infecciones respiratorias, sin embargo no existen estudios específicos que evalúen
9
esta información directamente en correlación a la calidad del aire en el AMPSS.
Tampoco se han realizado estudios concretos para cuantificar los efectos económicos
que implican para el país la contaminación del aire existente, tanto por sus repercusiones
en los gastos de salud pública, como en los daños por deterioro de la infraestructura y
los ecosistemas. Excepto un primer análisis hecho por FUSADES en 1997, denominado
El Libro Verde "El Desafío Salvadoreño: de la Paz al Desarrollo Sostenible". Este
análisis establece que la degradación ambiental impone costos a la economía y a la
sociedad que podrían ser sustanciales, pero con frecuencia no se cuantifican y son
ignorados por quienes toman las decisiones en el país. Aunque no todos estarían de
acuerdo con la idea de ponerle un precio al medio ambiente, la renuencia a tratar al
medio ambiente al menos como un activo económico da como resultado que éste reciba
peor trato que el resto de activos económicos. Un estimado preliminar, parcial y
conservador de los costos de la degradación ambiental para la economía y la sociedad
salvadoreña está en el rango de US$ 300-400 millones anuales- de 3 a 4% del producto
interno bruto del país. Esta estimación incluye solamente las pérdidas en concepto de
salud debidas a la contaminación del agua y del aire y en la disminución en la
productividad por la erosión del suelo y la sedimentación de los embalses y otros
cuerpos de agua. No incluye daños materiales por la contaminación del aire, ni las
pérdidas en las zonas pesqueras por la contaminación del agua y la sobreexplotación de
la pesca, los daños a la infraestructura por la contaminación del agua y la
sedimentación, pérdida de la madera, otros productos forestales y biodiversidad por la
deforestación, ni la pérdida del turismo y los beneficios recreativos potenciales (25).
Aunque en nuestro medio no se hayan hecho estudios sistematizados sobre los
efectos que puedan generar en la salud los principales contaminantes del AMPSS (PTS;
PM10 y NOx), en otros países se ha avanzado bastante en la caracterización de éstos y
sus posibles consecuencias para la salud. Con lo cuál se han establecido sistemas de
monitoreo más estrictos (E.U.; Canadá, México y Chile), paralelamente a estudios
epidemiológicos, el seguimiento del material particulado atmosférico en suspensión en
las redes de vigilancia de calidad del aire se debe a sus adversos efectos sobre la salud
en los seres humanos, a su capacidad de reducción de la visibilidad y a su influencia
sobre el clima (7, 31).
Figura No.4. Emisión de Material Particulado (imagen satélite
facilitada por SeaWIFS Project, NASA GSF y ORBIMAGE)
Inicialmente, con la denominación de partículas totales en suspensión (PTS) se
reconoció a una amplia categoría de material particulado como contaminante criterio.
Las PTS son las partículas sólidas o líquidas del aire, se incluyen contaminantes
primarios como el polvo y hollín y contaminantes secundarios como partículas líquidas
10
producidas por la condensación de vapores (Figura No.4). Desde la segunda mitad de la
década de 1980, varios países incluyeron en sus normas sobre material partículado a las
partículas con menos de 10 micrómetros de diámetro aerodinámico (PM10). En la
segunda mitad de la década de 1990, las normas sobre material particulado
especificaron considerar no solo al PM10 sino también al material particulado con
menos de 2,5 micrómetros de diámetro aerodinámico (PM2,5). El motivo de este
cambio, es que las partículas más pequeñas son más peligrosas para el hombre porque
tienen mayor probabilidad de ingresar a la parte inferior de los pulmones (2) .
En la naturaleza, el material particulado se forma por muchos procesos, tales
como el viento, polinización de plantas e incendios forestales. Las principales fuentes
antropogénicas de pequeñas partículas incluyen la quema de combustibles sólidos como
la madera y el carbón, las actividades agrícolas como la fertilización y almacenamiento
de granos , la industria de la construcción y principalmente las emisiones vehiculares.
1
2
Figura 5. 1,2, Microfotografías en microscopía electrónica de barrido de un depósito de material
particulado sobre el follaje de plantas urbanas. En el centro una espora fungal con espiculas
(uredospora), a la izquierda una partícula de forma irregular “hollow” particule, los agujeros en ella
corresponden a la expanión de gases durante la combustión lo que indica su origen antropogénico.
En 2 características de las denominadas particulas “dust”.
Figura 6. Microfotografía electrónica de
barrido de las características de diferentes
tipos de material particulado en A, cristales
de NaCL, esferas metálicas y material
fibroso, en B esferas de óxidos metálicos
de diferentes diámetros.
11
A su vez, los PM 2.5 y los PM 10 pueden ser clasificados de acuerdo a su
composición química de la siguiente manera: (1) Oxidos metálicos: por lo general son
material geológico suspendidos y compuestos principalmente de óxidos de aluminio,
sílice, calcio, titanio, hierro. (2) Sulfatos y nitratos: el sulfuro está presente como
sulfato de amonio, bisulfato de amonio y ácido sulfúrico. Estos compuestos son
solubles en agua y son característicos del material particulado PM2.5. El nitrógeno se
encuentra como nitrato de amonio y es el compuesto de nitrógeno más abundante. (3)
Cloruro de Sodio: está presente en las zonas costeras y en la áreas urbanas donde se
utiliza esta sal, se localiza en la fracción gruesa del material particulado y es clasificado
como material geológico. (4) Nitrato de Sodio: En medios ambientes costeros el sodio
y el nitrato enriquecen la fracción gruesa del material particulado PM 10. (5) Carbón
orgánico particulado: consiste una fracción que comprende cientos de compuestos que
contiene más de 20 átomos de carbón. Constituyen la fracción orgánica más abundante
y son formados por la combustión de hidrocarburos. (6) Hidrocarburos aromáticos
policíclicos (PAHs): PAHs son ubicuos en el medio ambiente como producto de
pirolisis de productos ó de materia orgánica, procesamiento de alimentos, el fumar, los
asados de alimentos, las emisiones de vehículos diesel y a gasolina. Sin embargo los
aerosoles generados por las emisiones vehiculares además de PAHs contienen otros
compuestos orgánicos que vienen siendo estudiados por sus propiedades mutagénicas y
carcinogénicas; estos incluyen: compuestos orgánicos volátiles, acetaldehído,
formaldehído, nitro-PAHs, PAHs oxigenados, y PAH dionas- dioxinas (4, 6, 15, 16, 20,
31).
En el AMPSS el material particulado es uno de los principales contaminantes,
las figuras 7 y 8 muestran macroscópicamente cómo quedan los filtros empleados para
llevar a cabo su medición, y que gran parte de este material respiramos día a día quiénes
transitamos ó vivimos en el gran San Salvador:
Figura 7. Muestreo realizado en el área de
Soyapango (izquierda) y del Hospital de
Maternidad (derecha). Soyapango presenta
mayor grado de contaminación
Monitoreo año 2002. (fuente: FUSADES)
Figura 8. El filtro negro muestra el grado de
contaminación registrado en la zona de Santa
Helena, en un periodo de 24 horas. (fuente:
FUSADES monitoreo año 2000)
12
A continuación los gráficos nos muestran el comportamiento anual de estos
contaminantes en el AMPSS monitoreados por Swisscontac y FUSADES, durante los
años 96 al 99 (la situación poco cambia en los últimos monitoreos), se puede apreciar el
valor promedio aceptado por la EPA (EPA-APA American Pollution Agency); línea
roja, lo primero que se constata al comparar los niveles de partículas menores de 10
micras en la zona centro, y zona residencial de San Salvador es que indistintamente de
la época del año los valores superan la media, teniendo picos máximos en los meses de
abril, junio y agosto. Comportamientos similares se observan en los años siguientes
(97, 98 y 99)
Partículas < 10 m en San Salv ador 1996
140
PM10 [mg/m3]
120
100
80
Prom CENTRO
60
Prom RESIDAL
40
Valor guía APA
DIC
NOV
OCT
SEP
JUL
AGO
JUN
MAY
ABR
FEB
MAR
0
ENE
20
Partículas < 10 m en San Salvador 1997
120
PM10 [mg/m3]
100
80
Prom CENTRO
60
Prom RESIDAL
40
Valor guía APA
DIC
OCT
NOV
SEP
AGO
JUL
JUN
MAY
ABR
MAR
FEB
0
ENE
20
Prom CENTRO
Prom RESIDAL
DIC
NOV
OCT
SEP
AGO
JUL
JUN
MAY
ABR
FEB
MAR
V alor guía APA
ENE
PM10 [mg/m3]
Partículas < 10 m en San Salvador 1998
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Partículas < 10 m en San Salvador 1999
140
PM10 [mg/m3]
120
100
80
Prom CENTRO
60
Prom RESIDAL
40
Valor guía EPA
DIC
NOV
OCT
SEP
AGO
JUL
JUN
MAY
ABR
FEB
MAR
0
ENE
20
Con respecto a partículas totales en suspensión los estudios de monitoreo en el AMPSS
han mostrado lo siguiente (se presentan datos de los años 97 y 98 ).
Partículas Totales Susp. en San Salvador 1998
600
400
Prom CENTRO
300
Prom RESIDAL
200
Valor guía APA
DIC
NOV
SEP
OCT
AGO
JUL
JUN
MAY
ABR
MAR
0
FEB
100
ENE
PTS [g/m3]
500
13
Partículas Totales Susp. en San Salvador 1997
800
700
PTS [ g/m3]
600
500
Prom CENTRO
400
Prom RESIDAL
300
Valor guía APA
200
DIC
OCT
NOV
SEP
AGO
JUL
JUN
ABR
MAY
FEB
MAR
0
ENE
100
Aquí sólo se muestran dos años para ejemplificar la magnitud del problema, sin
embargo cabe anotar que el comportamiento del monitoreo de partículas totales no
cambia mucho en análisis recientes; nuevamente se evidencia la superación de los
valores promedio tanto en la zona centro como en la residencial, sin embargo se aprecia
un comportamiento bimodal observándose mayor cantidad de partículas en los primeros
meses del año.
Llegamos a un punto en el cuál nos preguntamos ¿Qué implica todo esto?
Influirá en la calidad de vida de quiénes habitan y/o trabajan en el AMPSS? Tendrá
implicaciones para el desarrollo de la AMPSS?
Iniciemos por conocer los efectos de los contaminantes atmosféricos sobre la
salud humana, estos se pueden clasificar en general, en :
a) Efectos agudos: Producidos por la
exposición de elevadas concentraciones de
contaminantes por períodos cortos. Estos incluyen
irritación de las mucosas, conjuntivitis, faringitis,
laringitis y bronquitis. Además de aumento de
infecciones de las vías respiratorias y neumonías,
incremento de la frecuencia e intensidad de las
crisis asmáticas, y aumento de los síntomas en
enfermos de bronquitis crónica, enfisema pulmonar
y cardiopatías coronarias. También se pueden
presentar debilitamiento de los mecanismos de
defensa del aparato respiratorio (7).
Son
ampliamente conocidos los episodios de IRAS
(infecciones respiratorias agudas) en las zonas de
mayor contaminación del AMPSS (Soyapango,
Ciudad Delgado y Mexicanos) .
14
30000
25000
20000
SINUSITIS CRONICA
RINITIS CRONICA
15000
POLIPO NASAL
10000
RINITIS ALERGICA
5000
0
1996
1997
1998
1999
b) Efectos crónicos: Debido a la acción de concentraciones variables de contaminantes
por largos períodos. Se caracterizan por aumento de la incidencia y gravedad de: asma
bronquial,
bronquitis
crónica
obstructiva
y
enfisema
pulmonar.
La gráfica ilustra el análisis que realizó la autora en el período 1996 a 1999, de las
estadísticas de las principales lesiones crónicas del aparato respiratorio en el AMPSS
llevadas por el Ministerio de Salud Pública y Asistencia Social, se aprecia la
predominancia de sinusitis crónica y rinitis crónica; de igual manera en dicho estudio
(datos no publicados) también se puso en evidencia que los problemas respiratorios son
más acentuados en la zona urbana con respecto a la rural, y que los grupos de mayor
riesgo son los menores de edad, mujeres en embarazo y las personas de la tercera edad.
c) Efectos diferidos: Que se presentan por la exposición prolongada y cuyos efectos
pueden expresarse después de un período de muchos años de exposición
independientemente si la exposición continúa o ha cesado. Entre estos efectos se incluye
las modificaciones hereditarias del material genético (mutagénesis) y el cáncer.
d) Efectos psíquicos: Se caracterizan por irritabilidad, fatiga corporal y mental,
desordenes sensoriales. Los efectos de los contaminantes ambientales se pueden
presentar en diversos órganos y tejidos, como por ejemplo, pulmón, riñón, hígado, ojos,
sistema nervioso, sistema vascular, sistema reproductivo, sangre, etc. Como se ha
señalado diversos contaminantes pueden tener el mismo tipo de efectos y en otros casos
estos pueden ser específicos. Por ejemplo, a nivel del sistema respiratorio, el CO
disminuye el transporte de oxígeno de los pulmones a los tejidos (efecto específico). En
cambio el ozono, el NO2 y el SO2 producen broncoconstricción, irritación de las
mucosas del tracto respiratorio inferior, pérdida de cilios bronquiales.
Efectos adversos para la salud humana del material particulado
Las partículas generadas por las actividades del hombre provienen
principalmente de procesos de combustión ya sean estos de tipo industrial o de tráfico
vehicular, en este último caso las más importantes son las emitidas por motores diesel y
por vehículos que utilizan gasolina con plomo. Por el contrario, los vehículos que
15
menos emiten partículas son aquellos que poseen convertidor catalítico. En estudios
recientes de inventarios realizados en Londres se ha estimado que el 86 % en peso del
material particulado, es emitido por vehículos. Las partículas penetran al organismo
principalmente por la vía respiratoria y su grado de respirabilidad depende de su
tamaño. La partículas mas pequeñas, < 10 micras (PM10) penetran profundamente el
aparato respiratorio pudiendo alcanzar hasta los alvéolos donde se depositan o pasan al
torrente sanguíneo sirviendo como vehículo de transporte hacia otros tejidos de gases y
otros compuestos orgánicos adsorbidos en su superficie (3,5).
Estudios realizados en individuos voluntarios, respirando una atmósfera con
partículas ultrafinas de carbón marcadas radiactivamente , han demostrado que las
partículas son capaces de migrar rápidamente al torrente sanguíneo, un efecto
extrapulmonar de la contaminación del aire, es decir las partículas no son retenidas de
manera exclusiva por los pulmones pueden traslocarse a otros sitios del organismo a
través de los vasos, y pueden vencer las diferentes barreras celulares y moleculares que
el aparato respiratorio tiene para limpiar el aire. La figura 8 ilustra lo encontrado por
los investigadores. Esto comprueba por que dentro de las consecuencias para la salud
del material particulado están el aumento de la morbilidad y mortalidad por problemas
cardíacos, y respiratorios, cambios hormonales y alteraciones fetales en zonas urbanas
muy contaminadas, siendo en este momento tema de investigación los mecanismos por
los cuáles estas partículas (PM10 y PM2.5), llegan a ser tan deletéreas para el organismo
(13).
Porcentaje de
radioactividad
total en pulmón
40
Vejiga
Hígado
0
5
Tiempo (min)
45
Figura 8. Curva del tiempo de actividad en hígado y vejiga expresado como porcentaje de
radioactividad inicial en pulmón. A la izquierda imagen del cuerpo de un voluntario en una
cámara de detección de radiaciones gama a los 60 minutos de haber aspirado las partículas
radiactivas. La radiactividad en los órganos está expresada como cuentas por minuto (CPM)
por pixel dentro de cada región de interés. Obsérvese la distribución de la radiactividad.
Con respecto a la capacidad difusora de las partículas, la autora tuvo la
oportunidad de evaluar biopsias de pulmón de personas adultos jóvenes, fallecidas en el
AMPSS, de causas diferentes a malestares cardíacos y respiratorios, y pudo evidenciar
el mismo fenómeno (datos no publicados). La figura No.9 a,b,c y d. Muestra los
principales hallazgos encontrados, en a mayoría de casos un moderado a fuerte
infiltrado inflamatorio principalmente compuesto por PFN (polimorfonucleares), y la
16
característica más sobresaliente la acumulación de material particulado alrededor de los
vasos difundiendo a través de la pared del mismo y acumulación en grupos celulares
(macrófagos alveolares).
Figura 9 A. Nótese un vaso en el
tejido pulmonar con gran
acumulación de material
particulado (flechas) y como éste
difunde a través de la pared. HE
100x.
A
Figura 9 B. Macrófagos
alveolares cargados de material
particulado (flechas rojas),
coloración de Feulgen 450x.
B
C
D
Figura 9 C y D. Respuesta inflamatoria en tejido pulmonar en adultos jóvenes,
sin aparente sintomatología por enfermedad respiratoria, nótese que la célula
predominante es PMN. H.E. 100x
Las partículas disminuyen la capacidad de defensa de los macrófagos alveolares,
además sobresaturan la capacidad de limpieza mucociliar, con lo cual generan procesos
irritativos tales como : tos crónica, ronquera, síntomas respiratorios nocturnos,
neumopatías, bronquitis, asma bronquial y cáncer pulmonar. Los mecanismos por los
cuáles se generan estas agresiones están en estudio , pero se ha avanzado bastante, se ha
visto como la afección puede generarse por la composición química de la partícula en sí,
pero también por reacción de estas partículas con el sistema de defensa intracelular a
nivel de las células de Clara en el epitelio ciliar respiratorio (porción distal),
17
específicamente el complejo enzimático P-450; lo que genera la bioactivación de estos
compuestos generando daño a nivel celular y molecular específicamente en DNA, ya
sea induciendo mutaciones puntuales, delecciones ó rompimientos que al irse
acumulando pueden coadyuvar la transformación de las células epiteliales respiratorias.
Esto se viene evaluando gracias al uso de la técnica “Single cell gel electrophoresis”,
que permite evaluar daño en DNA tanto en individuos como en grupos de individuos
expuestos a atmósferas contaminantes, también éste ensayo es conocido como ensayo
cometa por la forma que adquiere el DNA de la célula sometida a un campo eléctrico y
que ha sufrido daño; ver figura 10 (12).
Figura 10. Single Cell
Electrophoresis para monitoreo
ambiental de acción de
contaminantes. Células normales
izquierda y células afectadas a la
derecha observese el daño en el
DNA por el efecto cometa : halo de
fragmentos de DNA (rompimientos
moleculares)
Recientes investigaciones realizadas en poblaciones humanas de EE.UU y
Europa sugieren que la inhalación de partículas finas a concentraciones menores a la
concentración estándar, induce un riesgo elevado de muerte prematura, incremento en
las admisiones hospitalarias y una serie de otros efectos adversos para la salud. Se ha
demostrado que después de eliminar diversos factores confundentes, la razón de tasa de
mortalidad entre las ciudades más contaminadas y menos contaminadas en EE.UU fue
de 1.26. Estos mismos autores han informado que la contaminación en ciudades que
tenían niveles de partículas totales de 34.1 a 81.9 .mg/m3, partículas PM10 de 18.2 a
46.5 .mg/m3 y partículas finas PM2.5 de 11 a 29.6 .mg/m3, estaba asociada con muerte
por cáncer pulmonar y enfermedades cardiopulmonares. La mortalidad estaba mejor
correlacionada con la concentración de partículas finas y con la concentración de
sulfatos (19).
La asociación entre exposición aguda a partículas e incremento en la mortalidad
y morbilidad ha sido observada en : Climas fríos y calurosos ; en áreas dominadas por
contaminación atmosférica vehicular e industrial , en áreas donde la contaminación del
aire es asociada con capa de inversión térmica en el invierno y por contaminación
fotoquímica en el verano; en áreas con mezcla de contaminantes ; en áreas donde la
contaminación es debido únicamente a partículas . Estos resultados plantean las
siguientes preguntas que están siendo ampliamente discutidas por comités de científicos
en paises desarrollados: ¿Cuál es la concentración de material particulado que no tiene
efecto en la salud humana?. ¿Existe una dosis umbral de material particulado para la
población?. La conclusión que se ha alcanzado es que en la actualidad no existe la
respuesta a estas interrogantes y que se requiere de nuevos métodos de investigación
para estudiar los efectos que se presentan en la salud humana a bajas concentraciones
del material particulado. Diversos estudios han investigado la asociación entre
contaminación atmosférica y exceso de mortalidad. Un análisis de ocho estudios en
diferentes ciudades de Estados Unidos ha calculado que un aumento de PM10 de 10
.mg/m3 (como promedio de 24 horas) se asocia con un incremento en la mortalidad
18
diaria de 1 %. Estimado lector, aunque aquí he hecho énfasis en el material
particulado, quiero advertirle que los demás contaminantes no son inocuos, de alguna
manera coadyuvan a los principales en la generación de conflictos ambientales tanto
para la población como para el desarrollo sostenible del AMPSS. Además, aquí no he
contemplado aun otro conflicto ambiental no menos importante que será objeto de otro
articulo y es la contaminación de interiores.
Llegado a este punto nos podríamos nuevamente preguntar Qué hacer? . Bueno
tendríamos que anotar que deberíamos empezar a tomar en serio una gestión de la
calidad del aire para el AMPSS. En éste aspecto los países más adelantados en la región
son México y Chile. Recientemente la CEPAL ha retomado el tema de la Gestión
Ambiental en América Latina y se ha iniciado precisamente con la Gestión de la
Calidad del Aire, al respecto la CEPAL parte de que la contaminación del aire es una
amenaza aguda, acumulativa y crónica para la salud humana y el ambiente. Las
personas están expuestas a contaminantes del aire en exteriores e interiores. Esta
exposición puede detonar o agravar afecciones respiratorias, cardíacas y otras. Puede ser
dañina para personas con enfermedades pulmonares o cardíacas crónicas, embarazadas,
ancianos y niños, sobre todo en la población de menores recursos que trabaja en las
calles y vive en condiciones precarias. Los problemas de salud causados por la
contaminación pueden verse influidos por factores tales como: magnitud, alcance y
duración de la exposición, edad, susceptibilidad de cada persona, entre otros (7).
A fin de minimizar el riesgo que representa la contaminación del aire para la salud
humana, los países de la Región de América Latina y el Caribe intentan establecer
estructuras institucionales y técnicas para mejorar las acciones de vigilancia, control y
prevención. Latina y el Caribe están expuestas a niveles de contaminantes del aire en
exteriores que exceden los valores guía recomendados por la OMS. La OMS estima
que aproximadamente 400 mil personas mueren al año en la Región por exposición a
material particulado, de las cuales 300 mil se deben a la exposición en interiores debido
a la quema de biomasa o de otras fuentes. La contaminación del aire en exteriores en la
Región no es solo un problema en la Ciudad de México, São Paulo y Santiago, ciudades
de la Región conocidas por su mala calidad del aire. Por ejemplo, en 1998, Guadalajara,
Toluca, Mexicali, Monterrey y Tijuana en México rebasaron la norma de ozono y las
ciudades de Quito, Tegucigalpa, Guatemala y La Habana rebasaron la norma para las
concentraciones anuales de material particulado menor de 10 micrómetros (MP10)
establecida por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA).
Los esfuerzos para controlar la contaminación del aire en la Región no han sido
uniformes. Los resultados de la encuesta realizada por CEPIS en 1999 y la información
publicada en los países indican que:
• En 11 países se han establecido normas nacionales sobre calidad del aire en exteriores,
en 12 se han establecido límites máximos permisibles para emisiones de fuentes
móviles y en 13 se han establecido límites máximos permisibles para emisiones de
fuentes fijas, pero generalmente no existen procesos de revisión.
• En 13 países hay ciudades que han implementado actividades de muestreo de la
calidad del aire pero solo en cuatro países hay ciudades que han llevado a cabo
actividades relacionadas con el aseguramiento y control de la calidad.
• En 14 países se han elaborado inventarios de emisiones, pero generalmente estos son
incompletos y no se actualizan regularmente.
• En seis países se han llevado a cabo estudios con modelos predictivos de la calidad del
aire, pero generalmente éstos son rudimentarios y de aplicación limitada.
19
• En 13 países se ha establecido al menos una medida para el control de la
contaminación, pero solo en cinco se ha evaluado el impacto de las mismas.
• El impacto de la contaminación del aire sobre la salud es un tema de alta o mediana
prioridad, pero el nivel de conocimiento es limitado o mínimo.
• La información, capacitación y sensibilización pública en el tema calidad del aire y
salud son áreas de baja prioridad.
El mayor desarrollo de la gestión de la calidad del aire en la Región ocurre en Ciudad de
México, Santiago y São Paulo. Estas ciudades cuentan con programas de vigilancia de
la calidad del aire e impacto sobre la salud y se encuentran en la fase de implementación
de planes viables de control y prevención. Poseen amplia información y experiencia que
pueden compartir con el resto de la Región.
Actualmente, hay varias iniciativas regionales para mejorar la calidad del aire en
América Latina y el Caribe tales como: Eliminación del plomo de la gasolina,
Movimiento de Municipios Saludables, La iniciativa de Aire Limpio para Ciudades de
América Latina del Banco Mundial; El programa del aire puro en Centroamérica; el
proyecto conciencia ciudadana y contaminación atmosférica en América Latina (7).
Si analizamos lo anterior básicamente planteado así la Gestión de la calidad del aire
depende de políticas, de gobiernos de acuerdos . Sin embargo, la cuestión no se queda
allí en complemento se necesitan fundamentos científicos que apoye la gestión política
estudios veraces por ejemplo sobre los tipos de contaminantes, sus efectos , y
alternativas de manejo desde el punto de vista científico. Con respecto a lo último viene
poco a poco desarrollándose un campo relacionado con el manejo de la contaminación
ambiental en la región latinoamericana y es la Bioremediación; y en esto vienen
trabajando arduamente grupos de investigadores en Chile, Colombia, México y Brasil .
En nuestro contexto estamos iniciándonos en éste campo en la Escuela de Ingeniería
Industrial de la U.Dr. José Matías Delgado, mediante la evaluación de especies de la
Flora Salvadoreña para ser empleadas en Bioremediación, específicamente
fitoremediación del aire en zonas urbanas. Antes de mencionar los resultados
preliminares, permítame amable lector comentarle un poco acerca de ésta nueva área del
conocimiento la Bioremediación y en especial la fitoremediación.
BIOREMEDIACION
La biósfera utiliza la atenuación natural, esto es,
posee la capacidad de disminuir, transformar o eliminar del
medio ambiente sustancias peligrosas de origen natural o
antropogénico. La remediación es una disciplina de reciente
desarrollo que intenta descubrir qué especies tienen
propiedades descontaminantes, dónde residen y cómo operan
esas propiedades a nivel fisiológico o bioquímico, y cómo se
puede manejar dicho conocimiento con fines prácticos de
protección ambiental.
Entre las tecnologías de biorremediación más comunes, se
encuentran las siguientes:
 Bioestimulación. Implica la adición de oxígeno y/o nutrientes en el suelo
contaminado con el fin de estimular la actividad de los microorganismos
autóctonos y con ello la biodegradación de los contaminantes .
20






Bioaumentación. Consiste en la adición de microorganismos vivos que tienen la
capacidad de degradar el contaminante en cuestión y así promover su
biodegradación o biotransformación
Biolabranza. El suelo contaminado se mezcla con agentes de volumen y
nutrientes, y se remueve (labra) periódicamente para favorecer su aireación.
durante la biolabranza, el suelo contaminado se mezcla con suelo limpio
Bioventeo. Consiste en estimular la biodegradación aerobia de un contaminante
por medio del suministro de aire en el sitio contaminado
Fitorremediación. Es un proceso que utiliza plantas para remover, transferir,
estabilizar, concentrar y/o destruir contaminantes (orgánicos e inorgánicos) en
suelos o sedimentos
Biorreactores. Es la tecnología más adecuada para casos en que los peligros
potenciales de descargas y emisiones sean serios. Permite la combinación
controlada y eficiente de procesos químicos, físicos y biológicos, que mejoran y
aceleran la biodegradación
Biodegradación en fase sólida. Este tipo de tecnología generalmente se lleva a
cabo ex situ, e incluye el composteo, las pilas estáticas y las pilas alargadas que
se describe con detalle más adelante (23, 24).
Fitoremediación.
El vocablo fito-remediación (del griego phyton = planta) aplícase a la utilización
de plantas con la finalidad de remover o minimizar sustancias tóxicas del ambiente. Los
recursos naturales están siendo cada vez más amenazados, resultante de impactos
avenidos de actividades antrópicas. La implantación de la práctica que se consensuó
llamar "fito-remediación" surgió hace menos de una década, en el contexto de la
biotecnología como método alternativo económico y de menor impacto negativo al
ambiente. El proceso de fitorremediación implica un cambio bioquímico, al ser los
contaminantes metabolizados por microorganismos y convertidos en compuestos
“inofensivos” y estables tales como dióxido de carbono, agua y sales. Mediante una
adecuada manipulación, estos sistemas biológicos pueden ser optimizados para
aumentar la velocidad de degradación y de esta manera ser usados en sitios con una
elevada concentración de contaminantes (10).
21
PROCESOS INVOLUCRADOS EN LA
FITORREMEDIACIÓN

Rizofiltración: Se refiere a la absorción,
concentración y precipitación de metales pesados o
nutrientes a través de las raíces.

Fitoextracción: La fitoextracción utiliza la biomasa
vegetal-extractiva para remediar suelos
contaminados. La simbiosis microbiana en la
rizósfera jugaría un rol importante en algunos casos.

Fitotransformación: Es la degradación de
moléculas orgánicas complejas a moléculas
orgánicas simples y la incorporación de dichas
moléculas en el tejido vegetal.

Fitoestimulación: Consiste en estimular mediante
enzimas, la degradación microbiana y fúngica a
nivel de la raíz.

Fitoestabilización: Involucra la absorción y
precipitación de contaminantes, principalmente
metales, reduciendo su mobilidad y previniendo su
migración a aguas subterráneas.
Se conocen alrededor de 400 especies de plantas con capacidad para
hiperacumular selectivamente alguna sustancia. En la mayoría de los casos, no se trata
de especies raras, sino de cultivos bien conocidos por todos. La Flora Salvadoreña a
pesar de la extensión territorial tiene una alta diversidad, que nos permite mediante
prospección identificar especies con potencial fitoremediador. El proyecto en la
Escuela de Ingeniería Industrial, se encuentra en su fase exploratoria, específicamente
realizando el inventario, caracterización morfológica y cultural, caracterización
botánica, caracterización ecológica de especies fitoremediadoras. Se ha contemplado
inicialmente trabajar con la Flora de Cafetal en virtud de su reciente caracterización y
bosquejando la posibilidad de encontrar formas de diversificar y generar un
aprovechamiento medioambiental de las especies que conforman este ecosistema, el
cuál se encuentra sujeto a fuerte presión (lotificación, establecimiento de monocultivos,
urbanización, construcción de áreas comerciales) debido a los bajos precios del café a
nivel internacional (10, 11, 21, 22, 26, 27, 29 y 30).
Se vienen estableciendo varios criterios de selección que cobijan aspectos
morfológicos macro e histológicos tales como: morfología y número de estomas (figura
11), área foliar, características de la superficie foliar; aspectos fisiológicos tales como:
contenido de clorofila, fotosíntesis, crecimiento; características ecológicas por ejemplo
el ser especies perennifolias; aspectos ambientales tales como crecimiento en zonas
contaminadas, captura de material particulado. A este último aspecto varios estudios
en vegetación urbana han demostrado muchas propiedades fitoremediadoras en especias
arbóreas entre las cuáles se cuentan:
 Ser filtros biológicos ya que remueven cantidades significativas de material
particulado, adheriendolo a su superficie (ver figura 5.1).
 La eficiencia de captura depende mucho de las especies específicamente de la
características de la lámina foliar (presencia de rugosidades ó apéndices, ver
22
figura 11). La afinidad que tienen algunas especies para capturar algunos
contaminantes
 Por ejemplo la captura de PM10, de relevancia en calidad del aíre por sus
efectos deletéreos en la salud (29, 30).
A
C
B
D
Figura 11. Microfotografías electrónicas de Barrido que muestran las características
de la superficie adaxial de las hojas de especies con potencial fitoremediador (A y B).
Nótese en C y D material particulado adherido a apéndices foliares; en D gotas de
mercurio que a subes en su superficie adhieren más partículas.
Por último, en una fase más avanzada de nuestra investigación pretendemos en
especies ya definidas , evaluar la actividad de enzimas involucradas con la acción
fitoremediadora, específicamente nuestro interés se centra en el sistema enzimático
depurador de xenobióticos presente tanto en animales como en vegetales P-450. La
mayoría de los xenobióticos son liposolubles (solubles en compuestos lipídicos) por lo
que atraviesan membranas biológicas muy fácilmente y se acumulan en tejidos adiposos
y dentro de las células de otros tejidos y pueden en suficiente cantidad (lo que depende
del tipo de químico) interferir con los procesos metabólicos normales a la forma de
respuestas toxicológicas o farmacológicas. El método de acción principal de las
enzimas citocromo P450 es la de introducir un grupo funcional al compuesto lipofílico,
o sea, hacerlo más hidrosoluble, y por lo tanto, más fácilmente excretable. Se tiene por
ejemplo que aunque la respuesta de inducción de síntesis de las enzimas citocromo
P450 no ha sido caracterizado para todas las familias P450, la subfamilia P450 1A ha
sido ampliamente estudiada.
En mamíferos las dioxinas, hidrocarburos
polihalogenados y otros contaminantes ambientales son inductores. Por ello el análisis
de niveles proteicos a través de métodos catalíticos o inmunológicos y recientemente
análisis con biología molecular, proveen una forma conveniente de monitorear efectos
de contaminación a nivel molecular; lo que las constituyen en buenos biomarcadores de
impacto ambiental. A priori y en conclusión de varios estudios las enzimas citocromo
23
P450 , tienen variados roles en la naturaleza. En organismos superiores son importantes
intermediarios en procesos biológicos, actúan como reguladores hormonales, regulan el
metabolismo de sustancias liposolubles de origen tanto interno como externo, por lo que
son indispensables en la eliminación de contaminantes ambientales de tales
características en el caso de xenobióticos, o la eliminación de excesos de vitaminas
liposolubles como la vitamina A o D. Sus usos actuales como herramienta se limita
como Biomarcador pero a futuro existen posibilidades de utilizarlos incluidos en
microorganismos, como bioremediadores, entre otras prometedoras opciones (8, 9).
Figura 12.
Microfotografías
electrónicas de barrido la
morfología y actividad de
estomas. Estructuras muy
importantes para la acción
fitoremediadora
Con respecto a los resultados que se vienen obteniendo en la presente investigación, de
manera preliminar se tienen algunos resultados en cuanto a la selección de plantas con
potencial fitoremediador, a continuación se mencionan algunas y sus principales
atributos:
Bambusa sp. (bambú)
El bambú es un importante protector del
ambiente. Dentro de sus beneficios
ecológicos se encuentran que es un
procesador del dióxido de carbono (CO2)
mucho más eficiente que la mayoría de los
árboles del bosque tropical; recientes
estudios de la Unión Europea confirman que
sus requerimientos de agua son mínimos y
que las raíces son una excelente protección
contra los deslizamientos de tierra; también
se ha comprobado ser un material
antisísmico, (durante los sismos de Colombia
y Costa Rica, las casas construidas con
Bambú, son más resistentes a los
movimientos telúricos que las casas
construidas con materiales convencionales).
24
Cordia alliodora (laurel)
Considerado un verdadero
pulmón por su gran
capacidad de captación de
CO2, al igual posee
propiedades determinadas
por las características de la
superficie foliar que permite
el atrapamiento de material
particulado.
Simarouba glauca (Aceituno)
Una de las especies ideales para la
arborización de calles y avenidas,
perennifolia, resistente a las altas
temperaturas y a deficiencias de agua. Su
característica de siempre verde, puede
asociarse a una buena capacidad
antioxidante, lo cuál la hace resistente a la
acción de emisiones vehiculares.
Otras especies arbóreas (hay que resaltar que árboles y arbustos secuestran cerca del 6%
del material particulado del aire) identificadas con potencial son: Bourreria huanita
(Palo de rosa) especie que se encuentra en riesgo ecológico en nuestro país, su principal
característica son sus propiedades aromatizantes, condición que la hace ideal para la
arborización de zonas verdes urbanas ó revegetación en plantas de tratamiento de aguas;
Casearia sylvestris (Pata de mula) con características similares a la anterior; Cestrum
nocturnum (huele de noche) planta con gran demanda en Europa por su agradable
aroma, adecuada para la arborización de zonas verdes urbanas.
Bauhinia divaricata por las características de sus
flores es adecuada para arborización de arriates; sin embargo es la característica
pubescente de sus hojas la que la hace atractiva para la captura de material particulado.
25
Cordia dentata (tiguilote). Arbol muy conocido en las zonas rurales salvadoreñas.
Su potencial remediador radica en su utilización en zonas urbanas para la captura de
material particulado gracias a la pubescencia de las hojas y los apéndices que están
constituidos como pequeñas placas blancas con pelos ganchudos.
Muntigia calabura (Capulin); con características muy similares al anterior. Tecoma
stans (San andrés) arbol pequeño de flores muy vistosas, resalta la característica de los
apéndices en la cara adaxial de sus hojas constituidos por grupos de pelos en las axilas
de los nervios secundarios de los foliólos. Inga vera (Pepeto de río); especie fijadora de
nitrógeno, conservadoa de los suelos e ideal para el control de la erosión.
Ahora consideraré un grupo de plantas que están resultando supremamente importantes
para fitoremediación, son plantas inferiores y de gran relevancia en la flora salvadoreña.
Estos son los helechos. Estas especies tienen la importancia de remover contaminantes
en los tres niveles aéreo, suelo y hidrosfera; son de rápido crecimiento de fácil manejo
cultural y de gran adaptación a ambientes contaminados por metales pesados (mercurio,
plomo) elementos tóxicos (arsénico), material particulado (PM10 y PM2.5); y
contaminantes en aguas residuales industriales. Algunos ejemplos identificados en
nuestra investigación son:
Género Adiantum
Adiantum. A este género
pertenecen 18 especies
identificadas en el bosque de
cafetal, su poder fitoremediador
radica en la captación de
metales.
Pteridium aquilinum En la figura detalle del fronde y los foliolos
26
Tenemos 3 especies del género Pteridium, su potencial radica en la eliminación de
metales tóxicos, crece en ambientes contaminados tiene capacidad remediadora también
para aire.
Género Pteris su importancia radica en la gran afinidad para hiperacumular Arsénico y
Plomo ya sea a nivel del suelo ó en el aire. Abajo se puede apreciar la característica del
fronde y la característica de la disposición de los soros en los folíolos en la cara adaxial
del fronde
Los resultados preliminares de nuestra investigación, evidencian que efectivamente
como se supuso al inicio del proyecto en la flora salvadoreña exoste un gran potencial
por descubrir en lo que respecta a la fitoremediación, la caracterización de estas
especies generarán la posibilidad de proponer soluciones muy económicas accesibles
alos principales conflictos que nos agobian como son mejorar la calidad del aire,
remediar los suelos y adaptar sistemas naturales para la remediación de aguas
residuales.
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