FACULTAD DE FARMACIA

UNIVERSIDAD COMPLUTENSE

TRABAJO FIN DE GRADO

MERCURIO EN EL SUELO.

CONTAMINACIÓN Y REMEDIACIÓN

Autor: Gisela Fernanda Caiza Caiza

Tutor: Inmaculada Valverde Asenjo

Convocatoria: Junio 2018

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INDICE

Resumen ............................................................................................................. 3

Palabras clave ................................................................................................ 3

Introducción. Objetivos ........................................................................................ 3

Material y métodos .............................................................................................. 5

Resultados y discusión ......................................................................................... 6

Principales fuentes de Hg ............................................................................... 6

Mercurio en el medio ambiente. Especial referencia al mercurio en el suelo .... 7

Factores que influyen en la movilidad/biodisponiblidad del Hg en el suelo ...... 9

Efectos del Hg ................ ............................................................................. 11

Recuperación de suelos contaminados por Hg ............................................... 12

Conclusión ......................................................................................................... 17

Bibliografía ....................................................................................................... 19

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RESUMEN

El mercurio es considerado un contaminante a escala mundial, debido a su

persistencia en el medio ambiente, su toxicidad, su capacidad de biomagnificación y de

acumularse en los organismos y en el medio.

El mercurio en el medio ambiente se encuentra en constante flujo entre los

distintos compartimentos ambientales: suelo-aire-agua. De los suelos pasa a la

atmósfera por volatilización y a las aguas por lavado y arrastre. Las fuentes de

liberación del mercurio al medio ambiente son tanto naturales como antropogénicas.

Entre estas últimas, tienen especial interés, las prácticas agrícolas, como la fertilización.

De hecho se estima que el 95% de los alimentos se producen directa o indirectamente en

los suelos. Su estudio es muy complejo ya que presenta tres estados de oxidación. En el

suelo, el mercurio está sujeto a un amplio abanico de reacciones químicas y biológicas,

formándose compuestos inorgánicos y orgánicos, como el metilmercurio que es el

compuesto orgánico más toxico.

En respuesta a la contaminación del Hg en el suelo, se han desarrollado diversas

tecnologías de recuperación de los suelos para reducir o eliminar su presencia en él.

Los objetivos de este trabajo son adquirir un mayor conocimiento de la

problemática del mercurio en el suelo considerando los siguientes aspectos: la

descripción de las principales fuentes de mercurio, su movimiento en el medio

ambiente, haciendo especial referencia al mercurio en el suelo, los factores que

interviene en su movilidad y biodisponibilidad en el suelo, sus efectos, así como la

recuperación de suelos contaminados por Hg.

Palabras clave: mercurio, suelo, contaminación, remediación.

INTRODUCCIÓN

La contaminación por metales pesados se encuentra entre los impactos más graves

que puede experimentar el suelo por su lenta y difícil restauración. Dentro de los

metales pesados uno de los que más problemas acarrea es el mercurio, el cual es

considerado un contaminante a escala global (López-Tejedoret al. 2010) debido a su

transporte a larga distancia en la atmósfera, su persistencia en el medio ambiente, y su

capacidad de acumularse en los organismos alcanzando concentraciones superiores a las

del medio (bioacumulación) (Matsuyama et al., 2017) y transferirse al hombre a través

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de la cadena alimentaria (biomagnificación), causando efectos negativos y significativos

sobre la salud humana y el medio ambiente (OMS, 2017).

Se tiene conocimiento de su toxicidad desde que, en la década de los 50, la

empresa Chisso, dedicada a la fabricación de ácido acético, empleando sulfato de

mercurio como catalizador, vertiese grandes cantidades de líquidos residuales con altas

concentraciones de dicho elemento en la Bahía de Minamata. Posteriormente se

produjeron casos relacionados con la contaminación de mercurio en otros escenarios:

liberación de mercurio durante las operaciones de extracción de oro en el Amazonas y

Perú o la contaminación de edificios que albergaban la fabricación de lámparas de vapor

de mercurio en USA (Gochfeld, 2003).

El mercurio (Hg) es un metal plateado y brillante, el único en estado líquido a

temperatura ambiente. En comparación con otros metales es muy denso (13.53 g/cm3).

Tiene una baja solubilidad en agua (6x10-5g/la 25 ºC). No es un buen conductor del

calor, pero sí de la electricidad. Es sumamente volátil (presión de vapor de 1,22x10-3

mm a 20 ºC), produciendo vapores incoloros e inodoros a partir de los 13 ºC. Presenta

una elevada tensión superficial, 0.51 N/m, y una viscosidad baja (0,016 Poises a 20 ºC)

por lo que no puede mojar ninguna superficie. Se alea fácilmente con otros metales

como el oro y la plata produciendo amalgamas (Adriano, 1986; Ramirez, 2008).

Presenta tres estados de oxidación estables: elemental Hg0 (0), mercurioso Hg22+

(I) y mercúrico Hg2+ (II). En la naturaleza, el estado elemental no es generalmente

frecuente, aunque otras formas de Hg pueden ser transformadas a Hg0. El estado

mercurioso es raramente estable bajo condiciones ambientales convencionales. En

forma iónica puede formar compuestos orgánico e inorgánicos, así como sulfuros y

sulfosales estables. (Adriano, 1986; Gaona, 2004) (Tabla 1).

Tabla 1. Principales formas de mercurio en la naturaleza.

Forma elemental Formas inorgánicas Formas orgánicas u

organomercuriales

Hg0 HgS CH3Hg

HgO (CH3)2Hg

HgCl2 CH3HgCl

Hg(OH)2 CH3HgOH

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Las fuentes de liberación del mercurio al medio ambiente son tanto naturales

como antropogénicas. Especial interés tienen, entre estas últimas, las prácticas agrícolas,

como la fertilización. De hecho, se estima que el 95% de los alimentos se produce

directa o indirectamente en los suelos (FAO, 2015).

La estimación reciente de las emisiones totales mundiales de Hg oscila entre 5000

y 8000 toneladas por año (UNEP, 2009). Estudios recientes estiman que, de las

toneladas de mercurio emitidas a la atmósfera, aproximadamente un 95% se encuentra

en suelos, un 3% en aguas oceánicas y un 2% en la atmósfera. También se estima que

entre un 40 y un 75% del mercurio atmosférico actual tiene como origen fuentes

antropogénicas (Gaona, 2004).

En respuesta a la contaminación del Hg en el suelo, se han desarrollado diversas

tecnologías de remediación para reducir o eliminar su presencia en él. Dentro de las más

utilizadas encontramos técnicas físico-químicas como la solidificación/estabilización,

la inmovilización y la vitrificación (Mahbub, 2017). La fitorremediación engloba un

grupo de técnicas emergentes basadas en el uso de especies vegetales y sus

microorganismos asociados para extraer, acumular o inmovilizar los contaminantes del

suelo. Actúa de tres formas: fitoestabilización, fitoacumulación y fitovolatilización

(Lázaro, 2008).

OBJETIVOS: los objetivos del presente trabajo son adquirir un mayor

conocimiento de la problemática del mercurio en el suelo considerando los siguientes

aspectos:

- Principales fuentes de Hg.

- Mercurio en el medio ambiente. Especial referencia al mercurio en el suelo

- Factores que interviene en la movilidad y biodisponibilidad del Hg en el suelo

- Efectos del Hg

- Recuperación de suelos contaminados por Hg

MATERIAL Y METODOS

En la elaboración de este trabajo se ha llevado a cabo una revisión bibliográfica de

artículos científicos publicados en revistas de impacto recogidas en bases de datos como

web of Science. Así mismo se ha consultado documentación de las siguientes páginas

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web relacionadas con el contenido del trabajo: La Autoridad Europea de Seguridad

Alimentaria (EFSA), del Programa de las Naciones Unidas para el Ambiente (UNEP),

Organización Mundial de la Salud (OMS), de la Agencia para Sustancias Toxicas y el

Registro de enfermedades de EEUU (ASTDR) y la Organización de las Naciones

Unidas para la Alimentación (FAO).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Fuentes del mercurio

El mercurio se encuentra en la naturaleza, principalmente como sulfuros,

formando parte de todos los tipos de rocas (ígneas, sedimentarias y metamórficas); las

pizarras ricas en materia orgánica están particularmente enriquecidas en este metal. Los

principales minerales de mercurio son cinabrio, mena principal, y metacinabrio

(polimorfos de HgS), así como livingstonita (HgSb4S6). El mercurio en esta forma se

puede movilizar y liberar por actividad volcánica o por erosión de las rocas. De forma

natural, se encuentra como traza en el petróleo y carbón. En suelos el mercurio está

presente de forma natural en concentraciones de unas pocas ppb y alcanzan valores

inferiores a 100 ppb. En áreas asociadas a depósitos metálicos de oro y molibdeno es

superior (de 20 a 250 ppb) de mercurio pudiendo alcanzar 2.000 ppb. Si los depósitos

son de mercurio, los niveles de este metal son considerablemente superiores, llegando

en algunos casos a 100.000 ppb. Sobresale el mayor contenido de mercurio en el

horizonte A con respecto a los restantes horizontes del suelo. La mayor parte de las

aguas naturales (subterráneas, superficiales y marinas) contienen niveles inferiores a 2

ppb de mercurio. (Adriano, 1986).

Las fuentes antropogénicas incluyen la explotación de los depósitos naturales de

mercurio, la mayoría de los cuales se encuentran a niveles relativamente superficiales

(desde pocos metros hasta 700 metros), así como en la minería del oro (Paruchuri et al.,

2010). El distrito de Almadén (Ciudad Real, España), constituye la concentración

natural de mercurio más grande del mundo. Está formado por una serie de depósitos de

mercurio mineral, predominantemente en forma de cinabrio. La producción de mercurio

en Almadén representa más del 30% del total conocido de mercurio producido en el

mundo (Gaona, 2004).

Otras fuentes importantes tienen su origen en la recuperación de mercurio

procedente de industrias obsoletas y productos de desecho, la combustión de calderas

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alimentadas con carbón, petróleo, gas natural o combinación de ellos, incineración de

residuos municipales y médicos que contienen mercurio en su composición (pilas,

interruptores eléctricos y relés electrónicos de diversos aparatos, lámparas, aparatos

utilizados para la medición de la presión sanguínea) (Cheng y Hu, 2012). Procesos

industriales como la producción de cloro-álcali, cloro etileno y acetaldehído que utilizan

compuesto de mercurio como catalizadores son actividades antropogénicas que generan

una gran cantidad de Hg al medio ambiente, contribuyendo a la contaminación del suelo

principalmente por emisión de partículas transportadas por el aire y residuos que van a

parar a los suelos. (Gaona, 2004).

Especial interés tienen las prácticas agrícolas. De hecho, se estima que el 95% de

los alimentos se produce directa o indirectamente en los suelos (FAO, 2015). Ejemplo

de ello es la aplicación de lodos y de fertilizantes de tipo fosfatado que pueden

incrementar el contenido de mercurio en el suelo. Es sabido que el contenido de metales

pesados en lodos de depuradoras es un factor limitante para su aplicación, estando

regulada su aplicación en el sector agrario (Real Decreto 1310, 1990) y en fertilizantes

elaborados con materias primas de origen vegetal o animal (Real Decreto 506, 2013).

Por otro lado, se ha constatado que en la producción de fertilizantes fosfatados se

originan subproductos de mercurio que pueden ser transferidos en su aplicación (EPA,

2018).

Mercurio en el medio ambiente

El mercurio en el medio ambiente se encuentra en constante movimiento entre

atmósfera, agua y suelo (Figura 1).

La mayoría del mercurio liberado a la atmósfera, es en forma gaseosa elemental

(Hg0), que puede tener como origen procesos naturales o antrópicos. Durante su

transporte, el mercurio elemental pasa a Hg2+, por la acción de oxidantes atmosféricos

como el bromo, ozono, HClO, HSO3-, -OH presentesen la niebla y en pequeñas gotas de

lluvia. Una pequeña fracción del mercurio oxidado (Hg2+) es reducido en la atmósfera

por el SO3- o por fotoreducción del Hg(OH)2.

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Una vez liberado a la atmósfera el mercurio tiene un tiempo de residencia que

varía según la forma en la que se encuentre. El Hg0 tiene un tiempo de residencia medio

de alrededor de un año, mientras que su forma oxidada, tiene tiempos de residencia que

oscilan entre horas y meses (Gaona, 2004)

Sin embargo, la porción principal de Hg2+ de la atmósfera se deposita en el agua y

en el suelo, transformándose en formas orgánicas tóxicas, como por ejemplo el

metilmercurio (CH3Hg) pudiendo afectar a sus organismos y pasar al hombre a través

de la cadena alimentaria. Dicha deposición se produce principalmente por vía húmeda

(absorción del contaminante en forma de pequeñas gotas ytransferencia a la superficie

por la lluvia, niebla o nieve) (Mahbub et al., 2017).

Existen una serie de vías a partir de las cuales el mercurio llega al agua. Puede ser

depositado desde la atmósfera principalmente por vía húmeda y proceder del lavado y

arrastre de mercurio desde el suelo a las aguas (Gaona, 2004). La transformación más

importante que tiene lugar es la metilación que se puede llevar a cabo por dos vías:

metabolismo microbiano (proceso biótico), el cual requiere una transferencia del ión

metilo (CH3-) por las bacterias sulfato reductoras, siendo el mecanismo predominante

para su formación (Mahbub et al., 2017) y una metilación química (proceso abiótico),

que depende de las características físico-químicas de los cuerpos de agua (donantes de

metilo adecuado, la forma del Hg, el pH, salinidad y fuerza iónica) y del impacto

antropogénico ya que el uso generalizado de compuestos de Hg, como fungicidas,

insecticidas, bactericidas han dado lugar a la presencia de estos compuestos en aguas

naturales y sedimentos (Celo et al., 2006). Transformación similara la que experimenta

el mercurio en los sedimentos.

Una vez depositado en el suelo, las especies Hg2+ están sujetas a un amplio

abanico de reacciones químicas y biológicas. Encontramos comunidades microbianas

resistentes al mercurio portadoras de un operón (mer)que produce la enzima reductasa

Hg0

Hg0

Hg0

Hg2+ CH3Hg (CH3)2Hg

CH3Hg-DOC Fauna marina

Hg2+ CH3Hg (CH3)2Hg

(CH3Hg)2S complejos HgS

Hg2+ Hg(OH)2

AGUA

ATMOSFERA

SUELO

Figura 1. Mercurio en el medio ambiente

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mercúrica encargada de reducir el Hg2+ del suelo a Hg0 volátil, que vuelve a la

atmósfera (volatilización). Se han llevado a cabo diversos estudios que demuestran que

esta emisión está relacionada con la temperatura y la radiación solar, aunque sus

mecanismos no son del todo conocidos (Moore y Carpi, 2005)

Una gran parte del Hg lleva a cabo reacciones de adsorción-desorción y forma

complejos con la materia orgánica (Mahbub et al., 2017). La complejación entre los

metales y la materia orgánica puede cambiar su comportamiento. Las moléculas que

constituyen la materia orgánica contienen grupos funcionales como el carboxilo, fenol,

grupos aminos y sulfhídrico que pueden formar complejos muy estables con los iones

metálicos, reduciendo su movilidad del mercurio en el suelo, haciendo que este actúe

como una gran reserva de mercurio. (Dunhamet al., 2015)

En ambientes reductores y suelos sulfurosos, las bacterias reductoras del sulfato

catalizan la reacción de formación de HgS, insoluble, a partir de H2S y Hg2+, lo que

supone una variación en la disponibilidad del Hg en el suelo. Como paso previo a la

formación de HgS, se forma el sulfuro de dimetilmercurio (CH3Hg)2S. El HgS es una

forma poco móvil y poco reactiva de Hg (Castillo, 2005). Como en el agua, en estos

ambientes las bacterias reductoras de sulfato favorecen, además, la metilación del

mercurio (Kelly et al. 2006; Kelly et al. 2007; Lefebvre et al. 2007; Mahbub et al.,

2017).

La demetilación del CH3Hg es otra transformación importante. La demetilación

reductiva, llevada a cabo por bacterias mercurio-resistentes, convierten el metilmercurio

en mercurio elemental, que vuelve a la atmósfera. Por otro lado la demetilación

oxidativa produce Hg2+, que es usado como sustrato para la metilación (Mahbub et al.,

2017).

Factores que influyen en la movilidad/biodisponibilidad del Hg en el suelo

El Hg se acumula en mayor medida, en los primeros centímetros del suelo, las

concentraciones suelen disminuir según se avanza en profundidad. Esto se debe a que la

disponibilidad del Hg no solo depende de su especiación química sino también de las

propiedades del suelo particularmente el pH, potencial redox y contenido en coloides

del suelo:

pH: en medios ácidos, la proporción de metales pesados en la solución del

suelo es más alta, generalmente en forma de cationes, que son

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biodisponibles. A un pH bajo, hay menos grupos hidroxilos con los que

coordinarse quedando reducida la posibilidad de formar precipitados.

Hasta pH<2 predomina la forma Hg2+, con valores de pH entre 2 y 4,5 la

especie dominante es HgOH+ y a partir de 4,5 la especie Hg(OH)2 se

vuelve dominante (Adriano, 1986)

El potencial redox: en condiciones naturales de potencial redox y pH, la

solubilidad del mercurio esta principalmente determinada por las especies

Hg(OH)2, Hg0 y HgS. En condiciones moderadas de oxidación por encima

de pH 5, la especie dominante del mercurio es el Hg0. Si nos encontramos

ante condiciones reductoras el Hg puede precipitar como HgS, que

presenta una solubilidad muy baja, sin embargo, en condiciones de

reducción fuertes, su solubilidad aumenta por conversión del Hg2+ a Hg0 o

a HgS-2 si el pH es elevado. Condiciones reductoras son óptimas para la

formación de metilmercurio, y condiciones aeróbicas para la perdida de

metilmercurio del suelo (López-Tejedor et al., 2010).

Coloides del suelo (arcilla-materia orgánica): El tipo de suelo va a ser

un factor fundamental a la hora de determinar el comportamiento del

mercurio. Por lo general, el mercurio se acumula en los horizontes

superficiales del suelo. De manera que su concentración disminuye poco a

poco en los primeros 20 cm del suelo, para luego estabilizarse en la

profundidad. La concentración de mercurio en solución presente en un

suelo está controlada por las reacciones deadsorción–desorción con la

materia orgánica y los minerales de éste, reduciendo las pérdidas de

mercurio del suelo por volatilización. Sin embargo, las precipitaciones

ocasionan una disminución de la concentración de mercurio en la capa

orgánica superficial y un aumento en las capas más profundas, como

resultado de procesos de lixiviación (Lopez-Tejedor et al., 2010). Sin

embargo, la formación de complejos entre el mercurio y la materia

orgánica, reduce la movilidad del metal (Dunham, S., et al., 2015).

A pH < 4 el mayor sorbente para el Hg es la materia orgánica, mientras

que a pH> 5.5 los mejores sorbentes son los óxidos de hierro y los

minerales de arcilla ya que la materia orgánica se satura con Ca2+

(Adriano, 1986).

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Fang (1978) observó que la mineralogía de las arcillas también es

determinante en la sorción del mercurio en el suelo, siendo la illita la que

mayor capacidad de sorción presenta frente a la caolinita que es la que

menos (López-Tejedor et al., 2010).

Efectos del Hg

Invertebrados: el crecimiento y la reproducción de los invertebrados son

susceptibles a la contaminación por Hg en el suelo. Dado que se encuentran en

el inicio de la cadena alimentaria, se puede transferiry pasar a niveles tróficos

superiores. Los invertebrados más estudiados han sido diferentes especies de

lombrices que se han consideran biomarcadores en la toxicidad del suelo. La

acumulación y toxicidad del Hg en las lombrices se ve afectada por varios

factores, como las interacciones suelo-Hg, la interacción de las lombrices con

sustancias disponibles a través del contacto dérmico y/o ingestión de los suelos.

El suelo ingerido está sujeto a reacciones químicas en el intestino de la lombriz.

La proporción biodisponible de Hg para absorción dérmica en el suelo es

generalmente muy baja y la actividad de las lombrices aumenta el contenido de

materia orgánica, lo que contribuye a una menor biodisponibilidad de Hg. El

grado de bioacumulación del Hg en los invertebrados del suelo es importante

debido a la intoxicación secundaria por Hg de los depredadores vertebrados

(Mahbub et al., 2017)

Plantas: el mercurio puede ser extraído por los sistemas radicales de las

plantas y transferidos al interior de las mismas. La transferencia del mercurio a

la planta a través de lasraíces es muy lenta y no depende de la concentración del

mercurio total presente en el suelo, si no de cantidad de mercurio fácilmente

disponible (Lopez-Tejedor et al., 2010). Las formas inorgánicas del suelo están

más disponibles para la absorción de la raíz, sobre todo cuando está unido a

ácidos fúlvicos. Se ha demostrado que el mercurio intracelular se une a grupos -

SH, fosfato y otros grupos activos en ADP y ATP, alterando la permeabilidad de

la membrana y la actividad mitocondrial. La toxicidad del Hg en las plantas

afecta al sistema antioxidante, a la fotosíntesis y a su crecimiento, alterando su

rendimiento. Ejerce también un efecto sobre la absorción de nutrientes y la

homeostasis e induce a la genotoxicidad (Matsuyama et al., 2017). Estudios

recientes muestran que las plantaciones de arroz también pueden acumular

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metilmercurio, procedente del suelo contaminado de áreas de minería de Hg

(Zhang et al., 2010), de esta manera el Hg podría pasar a través de la cadena

trófica. Se han llevado a cabo ensayos con cultivos de cebada, altramuz,

garbanzo, lenteja y berenjena en suelos contaminados con Hg y se observó que

la mayor concentración de Hg se dio en la raíz, seguida de tallo, hojas y fruto

(Millan, 2007)

Humanos: se ha estudiado que el Hg causa varias enfermedades

neurodegenerativas como la esclerosis lateral amiotrófica, el Alzheimer y el

Parkinson. El mercurio elemental y los compuestos inorgánicos del mercurio

han demostrado afectar al sistema inmune y a los riñones.

Los mayores problemas de salud humana están relacionados con

metilmercurio, que parece ser una amenaza para los sistemas cardiovascular y

nervioso, debido a que la presencia del metilo le permite atravesar con facilidad

las membranas biológicas, una vez en el interior de la células se une a grupos

tioles o imídicos de las proteínas, lo que facilita su desnaturalización (Castillo, F,

2005). El metilmercurio puede ser absorbido por los organismos acuáticos y

bioacumularse, principalmente en los peces yrepresenta más del 90% del Hg

total del pescado y marisco. La ingesta semanal tolerable de metilmercurio es de

1,3µg/kg de peso corporal y de 4 µg/kg de peso corporal para el mercurio

inorgánico (EFSA, 2018).

Recuperación de suelos contaminados por Hg

En respuesta a la contaminación del Hg en el suelo, se han desarrollado diversas

tecnologías que tienen como objetivo reducir o eliminar su presencia en él, mediante

procesos físico-químicos, térmicos o biológicos. Estas técnicas se pueden llevar a cabo

en el mismo sitio en donde se encuentra la contaminación, sin necesidad de un

tratamiento previo para su aplicación (in-situ) o puede requerir de la excavación o

cualquier otro proceso para remover el suelo antes de su tratamiento (ex-situ). El Real

Decreto 9/2005 que establece la relación de actividades potencialmente contaminantes

del suelo y los criterios y estándares para la declaración de suelos contaminados,

prioriza las técnicas de tratamiento in situ.

Tecnologías ex-situ

1. Desorción térmica

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Tratamiento basado en la separación física suelo-contaminante, al incrementar su

temperatura (600-800 ºC), obteniendo así mercurio en estado gaseoso, que

posteriormente podrá ser purificado y recuperado. El uso de esta técnica puede

disminuir la concentración de mercurio a un nivel por debajo de 2 mg/kg de suelo.

La extracción, recuperación del Hg son más efectivas en comparación con otros

métodos. Sin embargo, presenta unos costos de energía elevados (Kucharski et al.,

2005).

2. Lavado del suelo

Supone la extracción de los contaminantes del suelo utilizando una solución,

como agua, que contenga productos químicos que favorezcan la extracción. Estos

productos se seleccionan en función de su capacidad de extracción.Por ejemplo, el

efecto combinado de los productos químicos H2O2, Na2S2O3 y Na2S son efectivos para

la extracción del Hg de suelos contaminados. Este proceso consta de tres pasos: la

transformación de todos los desechos de Hg en sales de mercurio u oxido de mercurio al

añadir H2O2, la formación de complejos solubles de Hg al añadir Na2S2O3 y, finalmente,

la precipitación y recuperación de los complejos de Hg mediante la adición de Na2S

(Ray y Selvakumar, 2000).

La aplicación de este método implica un elevado consumo de agua y un difícil

tratamiento de suelos con un elevado contenido de arcilla y ácidos húmicos. La

principal ventaja es quela duración del proceso es corta en comparación con otros

métodos. (Wang et al., 2012)

Tecnologías ex-situ e in-situ

1. Vitrificación

Este método implica el calentamiento de los contaminantes hasta su punto de

fusión y se enfrían para formar una masa vítrea químicamente inerte solidificada, en la

que los contaminantes quedan inmovilizados. Durante este proceso se generan gases que

posteriormente deben ser recolectados y tratados correctamente.

La vitrificación puede ser utilizada en combinación con otras tecnologías como la

solidificación/estabilización. Se aplica generalmente a suelos cuyo contenido en materia

orgánica no exceda el 7 al 10 %, ya que elevadas concentraciones de materia orgánica

pueden generar grandes volúmenes de gases residuales.

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Se trata de una técnica duradera, resistente y presentan una buena estabilidad a

largo plazo. Las principales desventajas son el elevado costo y el posterior tratamiento

de los gases de salida (Dermont, G., et al., 2008).

2. Solidificación/Estabilización

Método encaminado a reducir la movilidad de los contaminantes, encapsulándolos

en una matriz (solidificación). La solidificación implica la mezcla del suelo o residuos

de Hg con agentes aglutinantes como el cemento, para crear una lechada o pasta que con

el tiempo pasa a ser una forma sólida. Esta técnica se usa cuando la carga de Hg es

inferior a 260 mg / kg. (Mahbub, 2017)

Una de las principales ventajas es que los materiales implicados en esta técnica

son baratos y comercialmente disponibles. Sin embargo, los metales no son eliminados

del suelo por lo que es necesario un control de los mismos (Dermont, G. et al., 2008).

Técnicas in-situ

1. Inmovilización

Tecnología que reduce la toxicidad, movilidad o solubilidad del Hg mediante la

adición de ligandos al suelocontaminado. Es ideal para suelos contaminados con una

carga de Hg de 2.300 mg/kg.

La estabilización implica el uso de sustancias químicas como el FeS2 que puede

reaccionar con el Hg0, formando el compuesto HgS que es estable e

insoluble.convirtiéndolos en formas menos solubles y toxicas.

El Hg2+, como se encuentra en el suelo, se comporta como un ácido de Lewis

débil que puede formar complejos con una base de Lewis débil como es el ligando de

azufre reducido (Bower et al., 2008). Al agregar este ligando al suelo contaminado con

Hg2+, precipita en forma de HgS, por lo que ha sido propuesto como un método para

estabilizar el suelo contaminado por Hg. Este compuesto, HgS es relativamente, menos

volátil e insoluble que otras formas de Hg y, por lo tanto, es potencialmente menos

dañino.

Agentes reductores como virutas de hierro se han utilizado para el tratamiento del

suelo contaminado con Hg. La inmovilización del Hg por las virutas de hierro en el

suelo estádominadas por dos vías principales: se oxidan y producen goethita (forma

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mineral del oxihidróxido de hierro (III)), el Hg que se encuentra en la solución del suelo

puede adsorberse sobre la goethita, una reacción que se favorece en presencia de ácidos

fúlvicos (Bäckström et al., 2003).

Como agente adsorbente tenemos al aluminio, que pueden adsorber eficazmente

iones libres, de Hg.

La especiación del Hg en el suelo es crucial para establecer cualquier método de

remediación. Por ejemplo, el ditiocarbamato químico, se puede usar para estabilizar

residuos contaminados por HgS, HgCl2, HgO, Hg0, C6H5HgCl.

La ventaja principal de la aplicación de este método es que el área tratada puede

ser replantada, favoreciendo la restauración de la cubierta vegetal, pero necesita de un

seguimiento a largo plazo de los productos de desecho. (Wang, 2012)

2. Nanotecnología

Este tratamiento se caracteriza por el uso de partículasde sulfuro de hierro (FeS)

con al menos una dimensión del rango de 1-100 nm (nanopartículas) (Cabrejo y Philips,

2010), disminuyendo la movilidad, toxicidad y biodisponibilidad de los contaminantes.

Este método requiere poca energía y tiene un bajo costo. Sin embargo, estas

nanopartículas pueden ser inhaladas, absorbidas a través de la piel o ingerido por el ser

humano, afectando indirectamente a su salud. Esas partículas una vez en el cuerpo

humano, pueden acumularse en algunas zonas como los alveolos, favorecido por su

tamaño diminuto (Grassian et al., 2007). Supone la más reciente aportación para la

descontaminación de suelos contaminados por Hg. Sin embargo, además de los

inconvenientes indicados, requiere de una investigación previa bajo condiciones de

campo para que pueda ser considerada como una técnica de remediación viable.

3. Fitorremediación

La fitorremediación engloba un grupo de técnicas emergentes basadas en el uso de

especies vegetales para extraer, acumular o inmovilizar los contaminantes del suelo.

Hay tres tipos de remediación contemplados para la contaminación por mercurio:

fitoestabilización, fitoextracción y fitovolatilización. (Figura 2).

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Fitoestabilización

Consiste en usar las raíces de las plantas para inmovilizar y reducir la

biodisponibilidad del contaminante a través de procesos bioquímicos que ocurren en las

raíces o en sus alrededores. Deben tener un sistema de raíces extenso y la biomasa de la

que forma parte no debería estar disponible para el consumo por animales. (Dermont et

al., 2008).El proceso se completa con la adición de enmiendas que provocan una

adsorción o precipitación del contaminante.

Fitoextracción

Los contaminantes son captados por las raíces y transportados a los órganos

superiores de la planta (tallos y hojas), que después pueden ser extraídos y destruidos o

reciclados, retirando el metal del suelo. Para considerar viable este proceso es

importante que la acumulación tenga lugar en la parte aérea, fácilmente cosechable.

La fitoextracción puede llevarse a cabo por plantas hiperacumuladoras de metales:

Rumexin duratus, Marrubium vulgare, Hordeum spp y Lens culinaris son, entre otras,

especies utilizadas para la extracción de mercurio en el suelo, aunque con escasa

eficacia. Por ello se ha propuesto la fitorremediación químicamente asistida, que

requiere de la aplicación de productos químicos. Por ejemplo, la adición simultánea de

ureasa con ligandos específicos de mercurio (EDTA, Na2S2O3, NH4SCN) al suelo para

facilitar su absorción por las plantas. (Wang, 2012)

Fitovolatilización

Figura 2. Tipos de fitorremediación (Lazaro, 2008)

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Consiste en una transferencia de los contaminantes desde el suelo hacia la

atmósfera, sirviendo las plantas de intermediario.El elemento es absorbido por las

raíces, transportadas a través del xilema y finalmente se libera de los tejidos celulares a

la atmósfera (Leonard et al., 1998). La fitovolatilización del mercurio se considera una

consecuencia natural de la interacción de algunas especies de plantas con el mercurio

del suelo (Lepidium latifolium, Artemisia douglasiana, Caulanthus sp., Fragaria vesca,

Eucalyptus globulus).

De estos procesos el más adecuado parece ser el de la fitoextracción, ya que elimina el

contaminante del suelo (la fitoestabilización lo mantiene) y no lo transfiere a otro

compartimento como la fitovolatilización. Las principales ventajas de este método son:

los bajos impactos ambientales, esfácil de operar y se puede aplicar a gran escala. Las

desventajas, incluyen el tiempo prolongado, la eficacia de la remediación está limitada

por la biodisponibilidad del metal y la profundidad de la zona de la raíz, así como por la

cantidad de cosecha requerida, el manejo de la biomasa recolectada que contiene

mercurio puede ser problemático y puede aumentar los costos del proceso, además, es

necesario controlar el sitio durante un período muy largo.

CONCLUSIÓN

El mercurio se encuentra en la naturaleza, formando parte de las rocas, principalmente

como sulfuros y, en áreas asociadas, los suelos pueden alcanzar contenidos de hasta 100

ppm.

En general, en suelos el mercurio está presente de forma natural en concentraciones de

unas pocas ppb pero, dado su carácter persistente las distintas fuentes de contaminación

pueden incrementar estos valores.

Entre las fuentes antropogénicas con incidencia directa en el suelo, las prácticas

agrícolas, como la aplicación de fertilizantes (del tipo de lodos, fosfatos), tienen

especial interés al ser este compartimento el medio de crecimiento de los cultivos.

De todas las especies de mercurio, el metilmercurio es el compuesto orgánico más

frecuente que se forma en el suelo y es la forma orgánica más tóxica y con mayor poder

de biomagnificación.

El mercurio en el medio ambiente se encuentra en constante movimiento entre

atmósfera, agua y suelo. En el suelo su trasferencia a otros compartimentos ambientales

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depende en gran medida de su especiación y de su interacción con los componentes y

características del suelo como la materia orgánica, componentes inorgánicos, biota, pH,

y potencial redox.

Presenta una gran afinidad por la materia orgánica del suelo, lo que hace que se acumule

en mayor medida en el horizonte superior, con la consiguiente implicación de su

transferencia a la atmósfera, la vegetación y al hombre a través de la cadena trófica.

Los métodos más empleados para la remediación de los suelos contaminados por

mercurio son la solidificación/estabilización, inmovilización y vitrificación. Ninguno de

ellos elimina los contaminantes del suelo y además lo destruyen por lo que se plantean

técnicas de fitorremediación, como la fitoextracción, que elimina el contaminante del

medio.

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