Palacios-Rubio-Gloria

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Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
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UNIVERSIDAD DE ALICANTE
FACULTAD DE CIENCIAS
División de Química Agrícola
Dinámica y efecto del níquel como contaminante
medioambiental en el sistema suelo-planta .
Gloria Palacios Rubio
1997
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
D. Juan J . Sánchez Andreu, director del Departamento de Agroquímica y
Bioquímica de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alicante .
Certifica:
Que la memoria adjunta titulada "Dinámica y efecto del níquel como
contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta", presentada por Dña.
Gloria Palacios Rubio para acceder al grado de Doctor en Ciencias Químicas, ha
sido realizada en este departamento bajo la dirección de los Drs. Jorge Mataix
Beneyto e Ignacio Gómez Lucas.
El presente ejemplar ha sido revisado por el profesor que certifica .
Alicante, Julio 1997.
Dr. D. Juan J . Sánchez Andreu
Catedrático de Edafología y Química Agrícola
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
Esta memoria ha sido realizada y presentada por Dña. Gloria
Palacios Rubio para acceder al grado de Doctor en Ciencias Químicas,
siendo dirigida en la División de Química Agrícola de la Facultad de
Ciencias de la Universidad de Alicante por los doctores abajo firmantes,
D. Jorge Mataix Beneyto y D, Ignacio Gómez Lucas.
Directores
Fdo. Dr, D. Jorge Mataix Beneyto
Catedrático de Edafología y Quimïca Agricola,
1~
S
Fdo. Dña. Gloria Palacios Rubio
Licenciada en Ciencias Químicas .
Fdo . Dr . D . Ignacio Gómez Lucas
Profesor Titular de Edafología y Química Agrícola .
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
D. ]osé Antonio Pina Gosálbez, profesor tutor del doctorando Dña. Gloria
Palacios Rubio, en el Departamento de Ciencias de la Tierra y del Medioambiente
de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alicante .
Certifica:
Que una vez revisado el texto así como la labor desarrollada por el
doctorando a lo largo de su formación en el programa de doctorado "Ciencias
Ambientales", autoriza la presentación de esta memoria para que pueda ser
juzgada por el correspondiente tribunal .
El tutor del doctorando
Alicante, julio 1997.
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
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Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
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Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
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Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
0. OBJETIVOS . . . . . . . . . .. . .- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
3
1.-PRELIMINAR: Conservación del medioambiente y de los sistemas agrarios . . . . .
	
7
2.INTRODUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
11
2.1 .-Presencia de metales pesados en el sistema suelo-planta. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
11
2.2.-Materia orgánica en el sistema suelo-planta. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
17
2.2.1 .-Origen, características y funciones en el suelo . . . . . . . . . . - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
17
2.2.2.-Procesos de mineralización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .-- .---------------- .-----
	
20
2.2.3.-Residuos orgánicos : consideraciones para su empleo como
enmendante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3.-Lodos de depuradora en el sistema suelo-planta. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
24
2.3 .1 .-Características agronómicas y nutricionales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
24
2.3.2.-Contenido de metales pesados en los Iodos de
Índice I
depuradora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.4.-Níquel como elemento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- . . . . . .- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
29
2.5.-Níquel en suelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
30
2.5.1 .-Origen y contenido en el suelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .--- .-- . . .- . . . . .
	
30
2.5.2.-Formas de níquel en el suelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .------------------------
	
33
2.5.2.1 .-Níque l en la fracción soluble . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -- . . . . . . . .
	
34
2.5.2.2 .-Níque l en la fracción sólida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .--
	
36
2.5 .3.-Dinámica: Procesos y reacciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .---- . . . . .-- .------ .
	
38
2.5.3 .1 .-Meteorizaci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2 .5.3.2.-Adsorción-desorci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.5.3 .3.-Precipitación-solubilización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- . . . . . . . . . . . . . .-- . .----- . . 44
2.5.4 .-Níquel y microorganismos del suelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -- . . .-
	
47
2.5.5.-Movilidad y dispònibilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
51
2.5 .6.-Modelización de los procesos de adsorción-desorción : Cinéticas e
Isotermas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.6.-Níquel en planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .- . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .- . . . . . . . . . .
	
59
2.6.1 .-Níquel : esenciabilidad o toxicidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .------------'------- .----
	
S9
2.6.2.-Níquel : absorción, transporte y acumulación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
59
2.6.3.-Níquel : aspectos morfológicos, nutricionales y fisiológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
65
3.-PLANTEAMIENTO EXPERIMENTAL : DISEÑO GLOBAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .~
	
71
3.1 .-Experimento planta. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .
	
71
3.2.Experimento suelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .
	
71
3.3.-Experimento suelo-planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
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4.-MATERIALES Y MÉTODOS. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
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Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
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Níen el sistema sueloplanta
4.1 .-Experimento Planta . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
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4.1 .1 .-Diseño experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
77
4.1 .2.-Invemadero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.1 .3.-Tiestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.1 .4.-Sustrato de cultivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
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4.1 .5.-Cultivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.1 .6.-Disòlución nutritiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .
	
81
4.1 .7.-Dísolución de níquel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . : . . . . . . . . . . . . . .
	
81
4 .1 .8.-Desarrollo experimental. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
82
4.1.8.1 .-Preparación de semillero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
82
4.1 .8.2.-Implantació n y desarrollo del cultivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
82
4.1 .8.3.-Toma de muestra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
82
4.1 .8.4.-Determinaciónes analíticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
83
4.2.-Experimento suelo . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
83
4.2.1 .-Estudios de adsorción-desorción de níquel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
83
4.2 .1 .1 .-Diseño experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
83
4.2.1 .2.-Suelos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
84
4.2.1 .3 .-Disoluciones de níquel y extractoras . . : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
90
4.2.1 .4 .-Desarrollo experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
90
4.2.1 .4 .a.-Ensayos previos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
90
4.2.1 .41.-Desarroll o del ensayo de adsorción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
90
4.2.1 .4.c.-Desarroll o del ensayo de desorción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
91
4.2 .2.-Estudio de la mineralización en presencia de níquel, de un residuo
orgánico aplicado a un suelo calizo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
92
4.2.2.1 .-Diseño experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
92
4.2.2.2.-Suelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.2.2.3.-Residuo orgánico: Iodo de depuradora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
93
4.2.2.4 .-Tratamientos de níquel : Niveles establecidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
94
4.2.2.5 .-Desarrollo experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
94
4.2.2.5 .a.-Toma de muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
95
4.2.2.5 . b.-Determinaciones analíticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
95
4.3.-Experimento Suelo-Planta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
96
4.3.1 .-Diseño experimentál . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
96
4.3.2.-Invemadero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.3.3.-Suelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.3.4.-Lodo de depuradora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
98
4.3.5 .Tratamientos con níquel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
98
4.3.6.-Cultivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.3.7 .-Desarrollo experimental. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
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Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
Índice III
4.3.7 .1 :Preparación de semillero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
99
4.3.7 .2.-Preparación del sustrato de cultivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
99
4.3.7 .3.-Implantació n y desarrollo del cultivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
100
4.3.7.4.-Toma de muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
100
4.3.7.5 .-Determinacióne s analíticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
100
4.4.-Métodos analíticos . . . . . . . . . . . .. . . . ., . . . . . . . . . . . . . . . . .- . . . . . . . . . . . . .- . . .- . . . . . . . . . . . . . . . . . .- . . . . . . . . . . . . . . .
	
101
4.4.1 .-Determinaciones analíticas en suelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
101
4.4.1 .1 .-Toma y preparación de muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
101
4.4.1 .2 .-Textura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.4.1 .3.-Color Munsell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
102
4.4.1 .4.-pH y conductividad eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
102
4.4 .1 .5.-Carbonatos totales y caliza activa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
102
4.4 .1 .6.-Materia orgánica oxidable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
103
4.4.1 .7 .-Nitrógen o Kjeldahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
103
4.4.1 .8.-Nitratos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.4.1 .9.-Amonio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4 .4.1 .10.-Nitritos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4 .4.1 .11 .-Sodio, potasio, calcio, magnesio y níquel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
104
4.4.1 .12.-Hierro, manganeso, cobre, cinc y níquel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
104
4.4 .1 .13.-Fósforo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
105
4.4.1 .14.-Humedad higroscópica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
105
4.4.1 .15.-Densidad real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
105
4.4.1 .16 .-Iones totales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
105
4.4.1 .17 .-Capacidad de intercambio catiónico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
106
4.4.1 .18 .-Parámetro s microbiológicos : Bacterias y Hongos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
106
4.4.2.-Determinaciones en muestra vegetal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
106
4.4.2 .1 .-Toma y preparación de muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
106
4.4 .2.2.-Parámetros morfológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
107
4.4 .2.3.-Mineralización de la muestra vegetal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
107
4.4.2.4.-Elementos nutrientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
108
4 .4.2.5.-Níquel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
4 .4.2.6.-Parámetros fisiológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
108
4.4.2.7.-Parámetrosde calidad de frutos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
109
4 .4.3.-Determinaciones en lodo de depuradora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
109
4.4.3.1 .-Toma y preparación de muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ., . .
	
109
4 .4.3.2.-Mineralización del Iodo de depuradora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
110
4.4.3.3.-pH y conductividad eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
110
4.4.3.4:Materia orgánica total . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
110
4.4.3.5.-Materia orgánica oxidable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
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Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
N
	
NI en et sistema suelo-planta
4 .4.3 .6.-Nitrógeno Kjeldahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
110
4.4.3 .7.-Fósforo y boro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
110
4.4.3.8.-Nitratos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.4.3 .9.-Amonio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.4.3.10 .-Elementos totales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
111
4.5.-Métodos estadísticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .
	
111
4.6.-Métodos matemáticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .
	
112
5.-RESULTADOS Y DISCUSIÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .
	
119
5.1 .-Experimento Planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
119
5.1 .1 .-Aspecto general de las plantas y evolución en altura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
119
5.1 .2.-Parámetros morfológícos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
120
5.1 .3.-Parámetros nutricionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
125
5.1 .3.1 .-Macronutriente s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
-Nitrógeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
-Fósforo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
-Sodio y Potasío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
129
-Calcio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
-Magnesio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
5 .1 .3.2 .-Micronutrientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
-Hierro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
-Manganeso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
-Cobre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
-Cinc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
-Molibdeno . . . . . . . : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
-Boro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
5 .1 .4.-Parámetros fisiológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
149
5.1 .4.1 .-Clorofila . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
5 .1 .4.2 .-Actividad de Nítrato Reductasa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
152
5.1 .5.-Níquel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
5.2.-Experimento suelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
156
5 .2.1 .-Estudio adsorción-desorción de níquel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
156
5.2.1 .1 .-Ensayos previos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
156
5 .2.1 .2 .-Establecimiento de las cinéticas de - adsorción de níquel . . . . . . . . . . . .
	
158
5.2.1 .3.-Establecimient o de las isotermas de adsorción de níquel . . . . . . . . . .
	
170
5.2.1 .4.-Desorción secuencial de níquel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
172
5 .2.1 .5.-Interacció n del níquel adsorbido sobre los cationes divalentes
	
.
del complejo de cambio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
175
5.2.2.-Estudio de la mineralización en presencia de níquel de un residuo
orgánico aplicado a un suelo calizo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
186
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambientalen el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
indice V
5.2.2.1 .-Evolución del pH y de la Concuctividad Eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
186
5.2.2.2.-Evolución de la materia orgánica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
188
5 .2.2.3.-Evolución de la fracción nitrogenada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
190
-Fracción orgánica: nitrógeno Kjeldahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
190
-Fracción inorgánica : Amonio, Nitrito, Nitrato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
191
5.2.2.4.-Evolución de fósforo disponible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
196
5.2 .2.5.-Evolución de sodio, potasio, calcio y magnesio solubles . . . . . . . . . . . .
	
198
5.2 .2.6.-Evolucíón de sodio, potasio, calcio y magnesío disponibles . . . . . . .
	
202
52.2.7.-Evolución de hierro, manganeso, cobre y cinc disponibles . . . . . . . .
	
205
5.2.2.8.-Evolucíón de níquel soluble, intercambiable y disponible . . . . . . . . . . .
	
209
5.2.2.9 .-Evolución de microorganismos : bacterias y hongos viables . . . . . . .
	
212
5.3.-Experimento Suelo-Planta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
216
5.3.1 .-Parámetros de suelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
216
5.3.1 .1 .-Evolución de la materia orgánica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
216
5.3 .1 .2.-Evolución de la fracción nitrogenada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
217
5.3 .1 .3.-Evolución de macronutrientes : fósforo, sodio, potasio, calcio y
magnesio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
5 .3 .1 .4 .-Evolución de micronutrientes : hierro, manganeso, cobre y cinc .
	
225
5 .3.1 .5 .-Evolución de níquel disponible e intercambiable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
228
5.3 .2.-Parámetros de Planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
230
5.3.2.1 .-Aspecto general de las plantas : Observación visual . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
230
5.3.2.2.-Evolución de los parámetros morfológicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
231
5 .3.2.3 .-Evolución de los parámetros nutricionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
236
5.3.2.3.a .-Evolución de los macronutrientes . . . . . . . . . . . . . . . � . . . . . . . . . . . . . .
	
236
-Nitrógeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
-Fósforo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
-Sodio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
-Potasio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
-Calcio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
-Magnesio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
5.3 .2.31.-Evolución de los micronutrientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
246
-Hierro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
-Manganeso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
-Cobre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
-Cinc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
-Molibdeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
-Boro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
5 .3.2.4.-Evolución de los parámetros fisiológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
257
-Clorofila . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
VI
	
Nien el sistema suelo-planta
-Actividad nitrato reductasa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
259
5.3.2.5.-Evolución del contenido de níquel . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
260
5.3.2.6.-Evolución de los parámetros de calidad de frutos . . . . . . . . . . . .
	
262
6.-CONCLUSIONES . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
7.-BIBLIOGRAFÏA . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 273
8.-APÉNDICE 1 : Métodos de análisis . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .
	
297
8.1 .-Métodos de análisis de suelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
297
8.1 .1 :-Textura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
8 .1 .2.-pH y Conductividad... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
8 .1 .3.-Carbonatos y Caliza activa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
297
8.1 .4 .-Materia orgánica oxidable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
298
8.1 .5.-Nitrógeno Kjeldahi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
298
8.1 .6.-Nitratos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 299
8.1 .7.-Amonío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
8.1 .8.-Nitrito s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
8.1 .9.-Sodio, potasio, calcio y magnesio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
300
8.1 .10.-Hierro, manganeso, cobre y cinc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ., . . . . . . . . . . . . . .
	
301
8.1 .11-Fósforo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
8.1 .12.-Humedad higroscópica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
302
8.1 .13.-Densidad real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
302
8.1 .14.-Elementos totales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
302
8 .1 .15.-Capacidad de intercambio catiónico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
303
8.1 .16.-Parámetros microbiológicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
304
8.2.-Métodos de análisis de muestra vegetal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
305
8.2.1 .-Elementos nutrientes: sodio, potasio, calcio, magnesio, hierro,
manganeso, cobre, cinc, molibdeno, fosforo, boro y nitrógeno . . . . . . . . . . . . . . .
	
305
8 .2.2 .-Parámetros fisiológicos : clorofila, nitrato reductasa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
307
9.-APÉNDICE 2 : Datos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
311
9.1 .-Experimento Planta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
311
9 .2.-Experimento suelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
336
9.2.1 .-Estudio de adsorción-desorción de níquel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
336
9.2 .2.-Estudio de la mineralización en presencia de níquel de un residuo
orgánico a un suela calizo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
355
9.3.-Experimento Suelo-Planta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
367
9.3.1 .-Parámetros de suelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
367
9.3.2.-Parámetros de planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
	
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Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
O.-OBJETIVOS
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
Objetivos 3
EMS
Este trabajo de investigación se plantea con el objetivo de contribuir al
conocimiento de la dinámica y el comportamiento del metal pesado níquel en el sistema
suelo-planta. .
El hecho de centrar nuestro estudio en el Ni, se debe a que entendemos que es
necesario conocer rigurosamente los aspectos relacionados con la toxicidad para las
plantas de este elemento, que puede ser aportado exógenamente al suelo a través del uso
de enmiendas orgánicas, fertilizantes o aguas de riego incorporándose, por tanto, a la
dinámica del sistema suelo-planta, con todos los riesgos que ello puede conllevar.
Por otro lado, el hecho de la posibilidad, cada vez más cercana, de que el Ni
pueda llegar a ser considerado como esencial para. todas las plantas superiores, aumenta
el interés por entender y conocer la dinámica del Ni en suelo y su repercusión negativa
sobre las plantas, cuando alcanza la consideración de elemento tóxico .
Partiendo de resultados obtenidos en estudios previos, en los que se evaluó el
efecto que tenía la presencia de níquel en el medio nutritivo sobre el desarrollo de las
plantas, se plantea ahora el estudio de dicho elemento en todo el sistema suelo-planta,
analizando su comportamiento de forma independiente y conjunta en la planta y en el
suelo, centrándonos en suelos y plantas característicos de nuestro entorno, e integrando
también en este estudio la evaluación del efecto que la presencia de níquel en el sustrato
de cultivo, tiene sobre la mineralización de un residuo orgánico adicionado como
enmienda .
El trabajo se plantea separado en tres bloques experimentales, con unos objetivos
marcados, que se detallan a continuación .
Un primer bloque experimental en el que se considera únicamente el efecto del
Ni en la planta, lo que nos va a permitir evaluar los efectos que concentraciones
disponibles no muy elevadas de este metal, pueden tener sobre el desarrollo, nutrición y
fisiología de la misma en las primeras semanas de desarrollo, con el fin de corroborar o
desestimar determinadas hipótesis planteadas a partir de observaciones realizadas en
estudios previos .
Un segundo bloque experimental establecido para estudiar el comportamiento
del Ni en el suelo, dividido a su vez en dos partes, una primera para cuantificar y definir
su adsorción-desorción en distintos suelos y estimar su disponibilidad en función de las
características del suelo, así como su interacción con otros elementos constitutivos dél
mismo; y una segunda parte en la que pretendemos evaluar el efecto que la presencia de
Ni puede tener sobre la mineralización de un residuo orgánico adicionado como
enmendante al suelo y sobre la disponibilidad del resto de nutrientes del suelo; este
apartado de estudio se plantea, ante la cada vez más extendida práctica de reutilización
con caracter agrícola de residuos orgánicos y debido a que en el suelo nos podemos
encontrar con cantidades importantes de metales pesados, entre ellos Ni, incorporados
en muchos casos con los fertilizantes inorgánicos o con el agua de riego o incluso con
los mismos residuos orgánicos, que pueden afectar al proceso normal de degradación de
dichos materiales y al resto de procesos que tienen lugar en el suelo.
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesidoctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
4 NI en el slstenma suelo-planta
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globalizadora, los apuntes tratados independientemente en los dos apartados anteriores.
Esto nos permitirá evaluar la incidencia que el factor suelo tiene sobre 1a.disponibilidad
de Ni para las plantas y a su vez, el efecto que la presencia de un cultivo tiene sobre el
comportamiento de dicho elemento en el suelo, pudiendo comparar los resultados ron
los efectos observados en los bloques experimentales anteriores.
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
l .-PRELIMINAR
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
Preliminar 7
La conservación del medioambiente es un tema que está ganando notoriedad en
los últimos años a todos los niveles (social, científico, económico, político), alcanzando
poco a poco la importancia que merece, siendo tema preferente en las discusiones de los
grandes foros internacionales, donde se intenta buscar soluciones al deterioro
medioambiental, estudiando alternativas viables a determinadas prácticas que atentan
contra el medioambiente o evitando que áreas naturales vírgenes o con una explotación
equilibrada por parte del hombre, se muestren afectadas por acciones degradativas del
entornó.
El gran incremento en este último siglo de la población mundial y del desarrollo
económico, ha traído consigo un desequilibrio manifiesto en la relación hombre-
naturaleza, ya que se ha pasado de mantener un desarrollo sostenido a una
sobreexplotación por parte del hombre del medio que le rodea . Esto se ha manifestado
en un impacto negativo sobre la naturaleza, eón una esquilmación de los recursos y
alteración de hábitats naturales y una generación de elevadas cantidades de residuos, con
los consiguientes problemas de contaminación que éstos últimos pueden llevar
asociados .
El frenar este proceso y buscar soluciones equilibradas entre naturaleza-
desarrollo económico es algo en lo que se debe implicar toda la sociedad, y en lo que la
comunidad científica debe jugar un papel preponderante. El hombre debe buscar
soluciones a los problemas que él mismo ha creado, porque tiene capacidad para ello y
el! definitiva es algo que sólo a él le compete . Debemos devolver a la naturaleza lo que
es de ella y hacerlo en las mejores condiciones, porque hemos de considerar que la
Tierra nos cede su espacio y sus frutos para que hagamos el uso más correcto de ellos y
no para abusar y desequilibrar nuestro entorno .
En este contexto uno de los ecosistemas más castigados y en el que el hombre
debe actuar mas rapidamente, para evitar problemas de agotamiento de recursos y
efectos negativos sobre otros compartimentos de la biosfera, como por ejemplo,
contaminación de acuíferos, pérdida de suelo y todo lo que de vida se desarrolla en él e
incidencias varias sobre la cadena trófica, es el écósistema agrícola.
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
2 .-INTRODUCCIÓN
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
Introducclón 11
El sistema Suelo-planta conforma una unidad compleja dé estudio a nivel
agronómico y medioambiental, en la que confluyen distintos compartimentos con
características independientes pero relacionados entré sí de forma particular e
importante, no se puede entender el crecimiento y desarrollo de una planta sin tener en
cuenta el medio que la sustenta y de la misma forma, el comportamiento del sustrato
suelo no sería el mismo sin la cubierta vegetal que se desarrolla en él .
Su estudio puede realizarse por separado pero los resultados obtenidos guardan
relación entre sí, la planta es un indicador del estado nutricional del suelo y un análisis
elemental de la misma nos puede conducir a evaluar los nutrientes disponibles en el
suelo, no así sus características fisicas y biológicas que tienen una gran importancia en el
mantenimiento de una adecuada cubierta vegetal .
El suelo es el medio receptor de todos los compartimentos que lo rodean y a su
vez, es un centro emisor y distribuidor a través de ellos, incluído las plantas que crecen
en él,, por tal motivo, hay que controlar las entradas que tienen lugar en el mismo desde
el resto de elementos que confluyen en él o que se encuentran incluídos en el sistema .
Una de las entradas más importantes en las últimas décadas y cuyo estudio es
esencial, por la significación que tiene en cuanto a impacto medioambiental, es la de los
metales pesados . Estos elementos como tales, siempre han estado presentes en el suelo y
en la mayor parte de los casos en todo el conjunto suelo-planta. El hecho de que su
estudio se haya convertido en un tema de gran interés, se debe al incremento que se ha
producido en los últimos años en la entrada, vía antropogénica fundamentalmente, de
estos elementos en el sistema suelo-planta .
Antes de entrar a considerar la presencia de metales pesados en el sistema suelo-
planta, .concretaremos lo que vamos a entender en este trabajo bajo el término de "metal
pesado" .
En la actualidad el término "metal pesado" es utilizado ampliamente en cualquier
contexto cuando se trata de referirse a metales tóxicos o potencialmente contaminantes,
por esta razón, conviene matizar el significado que queremos establecer con este
concepto .
La definición química más simple y sencilla para este término es la de considerar
metales pesados, a aquellos cuyo número atómico sea mayor de 20 o su peso especifico
mayor de 5 g-cms
, sin embargo, esta definición resulta insuficiente si tenemos en cuenta
las propiedades fisico-químicas de estos elementos . Además según el contexto en el que
nos movamos esta definición puede no decir nada, de hecho hay metales que por la
consideración anterior, están englobados dentro de los metales pesados y sin embargo, a
nivel biológico son nutrientes esenciales como, hierro, manganeso, cobre, cinc y
molibdeno y otros son considerados esenciales en ciertas circunstancias como, níquel,
cromo, vanadio, titanio, etc . (Barceló y Poschenreider, 1992) .
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
92 NI en el sistema sueloplanta
En consecuencia, a nivel biológico se establecen varios grupos dentro del
conjunto de los metales pesados como son, metales esenciales, metales trazó y metales
tóxicos .
Ante toda esta diversidad de conceptos y definiciones, en este trabajo
utilizaremos el término metal pesado, como una denominación globalizadora de todos
aquellos metales clasificados como contaminantes ambientales, es decir, cualquier metal
aunque sea considerado necesariopara los seres vivos, si sobrepasa determinados niveles
que se puedan considerar contaminantes, entrará dentro de la denominación de metal
pesado .
Las fuentes de incorporación de metales pesados en el sistema suelo-planta y por
ende en los sistemas agrícolas son diversas, en la actualidad la mayoría de las entradas de
estos elementos son de caracter antropogenico . Los contenidos naturales de metales
pesados en este sistema, salvo raras excepciones, son muy bajos, por lo que encontrar
materiales y compuestos que contienen cantidades relativamente elevadas de estos
elementos, cuyo origen por llamarlo de alguna forma sea natural, es difícil .
El origen de metales pesados en el sistema suelo-planta de caracter
antropogénico, puede ser clasificado en dos grupos, los de caracter deliberado y los de
caracter inadvertido . En el primero tendríamos aquellos en los que se es plenamente
consciente de la entrada de metales pesados en el sistema suelo, aquí quedarían
agrupadas las prácticas agrícolas modernas, -.utilización excesiva de fertilizantes y
plaguicidas, empleo con fines agrícolas de residuos urbanos o industriales, lodos o fangos
de depuradora, etc .-, en el segundo grupo nos encontraríamos, con las fuentes de
contaminación derivadas de las formas de vida de la sociedad moderna, -emisiones y
residuos de factorías y estaciones de energía, emisiones de vehículos de motor, minería y
prácticas de extracción- .
Por otra parte, debemos de tener también en cuenta la contaminación procedente
de fuentes naturales, como emisiones volcánicas, incendios forestales, etc .
La aplicación sin control o sin una caracterización previa de residuos o aguas a
un suelo y la inexistencia de un seguimiento de la dinámica de los metales incorporados
al mismo de forma externa, puede llegar a provocar graves situaciones de contaminación
e incidir negativamente en la cadena trófica .
Mediante deposición atmosférica la cantidad de metales que entra al sistema
suelo-planta es variable en función de las condiciones climáticas y del área geográfica
(tabla 2.1) . Nriagu (1979), estimó que aproximadamente 40 millones de toneladas dé
metales pesados, han sido dispersados atmósfericamente, debido a las actividades del
hombre durante millones de años.
El aire es el medio de transporte de los contaminantes originados en distintos
procesos, que vierten a la atmósfera o quedan depositados en contacto directo con la
misma .
Los contaminantes del aire poseen unas características medioambientales
particulares, presentan una amplia dispersión y transporte a largas distancias,
bioacumulación al depositarse sobre tejidos vegetales y sobre el suelo y ser susceptibles
de absorción por parte de las plantas (Bogacz y col., 1991), con lo que todo esto
conlleva de disrupción en los procesos metabólicos, obstrucción al paso de la luz, etc .
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
Tesis doctoral de la Universidad de Alicante. Tesi doctoral de la Universitat d'Alacant. 1997
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MINERIA
FENOMENOS
NATURALES
CADENA
TROFICA
Figura 2.1 .-Diagrama de entradas y salidas de metales pesados
en eÍ sistema suelo-planta .
EMISIONES DE
INDUSTRIA Y ACTIVIDAD
HUMANA
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
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94 NI en el sistema suelo-planta
Tabla 2.1- Elementos traza en el aire de diferentes áreas geográficas (ng "m-3) :
0.015
0.003-0.01
0.03-0 .06
0.51-1 .19
0.004-0.02 1
_ 0.19-1 .2_
10.002-
0.051
0.007
__ 0.7 __
2.5
48L___
1 .2
10
0.5620
8-4900
130-5900
9-210 _ _
4-120
_ 120-5000
550-16000
1 .5-53
1-41
5-1100
3-153
!, 829-2000
_ _60_900
_ 45-13000 _
88-741
2-40
_ _
	
1-2
	
_
70-100
554
_ 14-16 _
_ 0_2-317_
60-182
__ 1-8 __
30-180
312-9225
_ 4-330 _ _
11-344 -
25-1358
Datos tomados de Kabatas-Pendias (1989) .
Distintas estimaciones de la cantidad de metales pesados que se pueden depositar
en el suelo por deposición atmosférica, se vienen realizando en los últimos años,
Rautengarten y col . (1995), han realizado simulaciones de deposición atmosférica desde
1955 a 1987, llegando a estimar que aproximadamente cantidades de 1 .8 mg de
plomo-kg--1 de suelo y 0.2 mg de cadmio-kg""' de suelo, han sido introducidas en los
primeros 30 cm del suelo, en el área centro-oriental de Europa.
Las aguas superficiales y subterráneas también pueden contaminarse con metales
pesados, por deposición atmosférica, por arrastre desde zonas de producción minera, por
vertidos industriales, etc, y por tanto indirectamente, inciden en el sistema suelo-planta,
bien mediante el riego de sistemas agrícolas con estas aguas, o bien manifestando su
influencia negativa en los suelos situados en los márgenes fluviales, al depositar sus
sedimentos en dichos márgenes o en las zonas de aluvión .
Tabla 2.2.- Contenido relativo de metales en las distintas fracciones
de un sedimento de aluvión.
Datos tomados de Macklin y Dowsett (1989) .
_ i . iva ;.::
3iKv" r5-~
.,. .:. ,-r
_
. .
Fe Zn; Zr Mn, Pb, Ag------------------------------------Ti, Ni, Cu
Ï Fe, Zn Mn Pb, Ba Ti, Cr, Ni, Ag,
---------------- ------------------Cd, Sb
Fe, Zn -, Mn, Cu Ti, Cr, Ni, Pb,
Zr, Ba
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
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IntroduccOn 15
Mediante análisis de las zonas aluviales podemos evaluar la contaminación por
métales pesados que lleva un curso fluvial y estimar la incidencia que puede tener sobre
el sistema suela-punta, de esta forma nos encontramos con que, en áreas donde el
control de los vertidos y de la actividad industrial no ha sido muy exigente, se
encuentran en la actualidad con elevadas concentraciones en metales pesados, como en
14 Europa del Este,< donde cursos fluviales como el Vístula, presentan importantes
problemas de contaminación (Macklin y Klimer, 1992) . Los metales en los sedimentos
procedentes de zonas de aluvión, presentan una distribución característica en función de
la densidad de la fracción ; tal como se muestra en la tabla 2.2 .
Calvo y col . (1991), analizaron distintos suelos (fluvisoles) anegados por aguas
de escorrentia provenientes de áreas de escombreras de las minas de Arenteiro (Coruña,
NO de España), observando que los suelos que -presentaban un mayor impacto eran
aquellos que se encontraban en contacto directo con la escombrera, mostrando unos
altos contenidos en aluminio y metales pesados.
Por este motivo se hacen necesarios estudios que acoten el problema y que
evaluen las zonas geográficas en las que están distr buídos los metales pesados, para. de
esta forma estimar la calidad medioambiental de determinadas áreas (Aspinall y col .,
1988).
Tabla 2.3.- Cantidad de metales pesados adicionados a un suelo mediante
fuentes de caracter agrícolaJmg "kkg= 1 de materia seca).
2-1200
0.1-170
66-245
1-300
0:01-1 .2
40-2000
0.1-60
7-38
7-225
50-1450
2.2-120
0 .05-8.5
3.2-19
<1-15
0.3-2.9
1-7
7-34
2-27
1-42
2-26
2-1500
20-40600
50-3300
0.1-55
60-3900
1-40
16-5300
50-3000
700-49000
3-25
0 .3-0.8
5.2-55
2-60
0.09=0.2
30-550
0 .05-3
7 .8-30
6.6-15
15-250
25-60
20-85
12-50
0.8-42
60
1 .3-25
Datos tomados de Kabata-Pendias (1989)
Otra entrada importante de metales pesados en el sistema suelo-planta y más
concretamente en los sistemas agrícolas, es la debida a la aplicación de fertilizantes,
plaguicidas, lodos de depuradora o residuos orgánicos agrícola-ganaderos (tabla 2.3) .
Estos metales pesados, pueden acumularse en el suelo con las repetidas
aplicaciones de fertilizantes y residuos y, por tanto, pueden acumularse en la planta, por
lo que la regulación en los contenidos de estos elementos en estetipo de compuestos y
el establecer limites en las cantidades a aplicar, se hace necesario para evitar posteriores
problemas de contaminación y riesgos en la cadena trófica . En función del contenido en
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
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16 NI en el sistema suelo-planta
metales pesados que presenten estos compuestos y de las cantidades incorporadas, se
puede estimar la entrada anual de estos elementos en el suelo, y mediante estudios de
disponibilidad y acumulación en planta, establecer dichos límites .
Los fertilizantes fosfatados presentan un rango muy amplio en su contenido en
metales pesados, debido principalmente al tipo de roca fosfatada de la que proceden .
Kpomblekou-A y Tabatabai (1994); analizaron 12 tipos de rocas fosfatadas distintas,
encontrando una variación considerable en la concentración dé metales traza, tal como
se muestra en la tabla 2.4 .
Tabla 2.4.- Contenido en metales pesados en rocas fosfatadas
(miz-kg-1 de roca).
11-6553 263
ü
Sin embargo, no sólo los fertilizantes fosfatados contienen distintas cantidades
de metales pesados como impurezas, ya que otros, como los fertilizantes de cinc,
también pueden presentar, cantidades . relativamente . importantes ;de estos .elementos
(tabla 1 .5), que variarán dependiendo del proceso -industrial del que, procedan:
Tabla 2.5.- Concentración de Zn, Cd, Ni y Pb
en fertilizantes de Zn.
9. k9_1
133
Datos tomados de Mortvedt (1985).
Las plantas desarrolladas en suelos con presencia de metales pesados, absorben y
acumulan estos elementos en sus tejidos, siempre que estén presentes en el suelo en
formas disponibles .
ZnS04 reactivo 275 1 1 1
Zn804-1 340 2165 92 60
Zn-Ox sulfato-1 351 590 158 44000
Zn-Oxisulfato-2 415 1970 19 400
ZnO reactivo 734 1 1 1
ZnO-1 583 243 8950 1900
ZnO-2 "340 1420 250 52000
Zn-Fe=1 92 4 82 50
Zn-Fe-2 26 60 1080
5-47 10 1=61 10
18-331 46 7-43 14
5-41 8 54-576 124
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
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Dentro del sistema suelo-planta, hay que considerar también que en las zonas
contaminadas históricamente por metales o en aquellas donde la concentración de
cualquier metal sea importante, crecen comunidades de plantas metaloftas, que toleran
cantidades importantes de determinados metales y desarrollan mecanismos de tolerancia
a los mismos (Merry, 1987) . Este es el caso de las plantas existentes en el noreste de
Inglaterra (Tyne Valley) en una zona con elevada acumulación de metales pesados por
su actividad minera (Macklin y Smith, 1990), o de las que se desarrollan en suelos con
contenidos elevados en determinados metales, por las características propias de la roca
de la que proceden, como es el caso de los suelos serpentínicos (Vergnano y col ., 1989 ;
Reeves y col ., 1996;) .
Las plantas que crecen en zonas con elevados contenidos de metales pesados, se
adaptan a las condiciones del terreno, pero entre las especies que se desarrollan el
comportamiento es distinto y variado, encontrándonos plantas que actúan como
exclusoras de los metales y otras como acumuladoras (Gabrielli y col ., 1990 ; Soldevilla
y col ., 1992) .
Todo este tipo de plantas se pueden emplear como especies indicadoras de
contaminación por metales pesados, tanto en suelos como en otros compartimentos de la
biosfera, -ríos, lagos, . ., etc-, (Farago y col ., 1992 ; St Cyr y Campbell, 1994) .
Lo que si se hace necesario, es estudiar el comportamiento y el significado
medioambiental de estos elementos en el sistema suelo-planta (Gupta, 1992), para evitar
problemas de contaminación irreversibles (Tiller, 1989 : Bernal y col, 1990;) . Por otra
parte, se debe tender hacia la acumulación cero de metales pesados en los suelos, y para
ello se hace necesario controlar las entradas de los mismos no sólo en el suelo sino en
todos los compartimentos de la biosfera, por deposición atmosférica y con los
fertilizantes, así como también controlar su entrada en los lodos de depuradora, para
sucesivamente reducir la incidencia de estos elementos en el sistema suelo-planta ; de
esta forma se podrá proteger el suelo, el medioambiente y evitar problemas de toxicidad
en la cadena trófica, que son los más llamativos e importantes, por el riesgo que llevan
aparejados para los animales y el hombre (Silversten y col ., 1995; Seddek y col., 1996) .
Esta tendencia se está ya considerando en determinados países como Suecia, donde se
han fijado nuevos límites más restricitivos y propuestas novedosas, para reducir la carga
de metales en suelos (Witter, 1996) .
A*w
Introducción 17
Los suelos minerales se forman, en general, a partir de materiales sin materia
orgánica, por tanto, su presencia en los suelos procede de un aporte externo, natural o
artificial, convirtiéndose en un componente minoritario. Este contenido en materia
orgánica de los suelos varia en un rango muy amplio . Un suelo típico de pradera
(Mollisol) puede contener entre un 5-6 °lo de materia orgánica en los 15 cm iniciales de
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
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1 8 NI en el sistema suelo-planta
la superficie, por el contrario, un suelo desértico (Aridisol) contiene -menos de 1 %.
Como casos extremos nos encontramos con los suelos pobremente drenados, que
pueden presentar contenidos superiores al 10 % y los suelos turbosos (Histosol) con
contenidos aproximados en materia orgánica del 100 %.
Sin embargo, aunque la mayor parte de los suelos, que son los minerales,
presentan bajos contenidos en materia orgánica, debido al importante papel que
desempeña en los mismos, hace que su estudio sea particularmente interesante.
Los factores que influyen en la formación de un suelo mineral determinan el
contenido en materia orgánica de los mismos; estos factores di¡ un suelo bien drenado
son clima > vegetación > topografía = material original > edad .
Por otra parte, la materia orgánïca aportada a un suelo, juega un papel
fundamental en el suelo, entre otros aspectos interviene de forma activa en la formación
del mismo y condiciona su comportamiento en relación al crecimiento de las plantas y
microorganïsmos, al influir en el movimiento y almacenamiento de agua, intercambio
catiónico y ser una fuente de nutrientes .
El estudio de los sistemas forestales, en los que el contenido de materia orgánica
es elevado, debido al aporte continuo de la misma en dicho ecosistema, ha aportado la
mayor parte de los conocimientos disponibles sobre los componentes orgánicos del
suelo y ha hecho que se valore y consideré la importancia de los mismos en el sistema
suelo-planta . Por otra parte, en los sistemas agrícolas actuales, no se ha valorado lo
suficiente el papel de la materia orgánica; al poseer estos suelos contenidos muy
pequeños de la misma y por el auge que en los últimos años han alcanzado los
fertilizantes inorgánicos, que ha llevado a la consideración que éstos pueden suplir a la
materia orgánica, algo que no es del todo cierto, como ya se conoce hoy en día .
La materia orgánica que forma parte de los suelos tiene una composición
compleja; así como también los residuos orgánicos susceptibles de ser aplicados al
suelo .
" Humus:
La materia orgánica de los suelos está formada por :
" Materia orgánica no humificada :
- Residuos de plantas y animales poco alterados o producto de la descomposición
parcial de los mismos .
- Biomasa del suelo, formada por materia viva microbiana y otros seres vivos
(<5% del total de organismos en el suelo, Jenkinson y Ladd, 1981).
- Sustancias no húmicas : compuestos ogánicos de composición definida
(proteínas, grasas, hidratos de carbono, aminoácidos, etc) ..
- Humus (propiamente dicho), sustancias orgánicas estables de naturaleza
coloidal .
Estos componentes orgánicos del suelo clasificados de esta forma, proceden en
su mayor parte de la acumulación de restos y residuos de plantas y animales, -biomasa
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senescente incorporada de forma natural al suelo, materiales orgánicos de origen
biológico aportados por el hombre al sistema, agrícola (estiercol, restos de cosechas, etc)
y productos xenobióticos, aquellos de caracter orgánico procedentes de síntesis
industrial (plaguicidas) .
El humus es el componente mayoritario y mas estable de la materia orgánica en
el suelo, se encuentra en un estado dinámico constante y su presencia establece el grado
de estabilidad y de evolución del suelo . Su origen se debe a la degradación química y
biológica de los residuos y restos de plantas y animales y de la actividad de síntesis
llevada a cabo por los microorganismos del suelo . Su cantidad depende de diversos
factores :
- Incorporación de restos orgánicos nuevos al suelo y su velocidad de oxidación .
- Velocidad de descomposición de la materia orgánica existente en el suelo.
- Textura del suelo, aireación y humedad.
- Factores climáticos .
Los procesos de formación del humus son muy complejos, se han desarrollado
diversas teorías que tratan de explicar su dinamïca formativa y el establecimiento de sus
propiedades químicas y de su composición, pero ninguna de ellas consigue establecer de
forma definitiva el proceso formativo, ni caracterizar de forma precisa su estructura,
(Stevenson, 1982 ; Kononova, 1982) .
La materia orgánica cumple una serie de funciones en los suelos, de ahí su
importancia, al modificar e influir en las propiedades fsicas, químicas y biológicas del
suelo.
Propiedadesfísicas:
IntroduccOn 1 9
-Favorece la formación de agregados y la estabilidad estructural (Piccolo y
Mbagwn, 1989; García, 1992, 1996).
-Interviene en la formación del complejo de cambio arcillo-húmico, que actúa
como reserva de nutrientes para las plantas y organismos del suelo .
-Aumenta la reserva hídrica del suelo, al favorecer la retención y penetración
del agua (Waters y Oades, 1991) .
-Disminuye la erosión, al favorecer el desarrollo de la vida vegetal y de los
organismos del suelo .
-Favorece el intercambio gaseoso, aumenta la aireación y la disponibilidad de
oxígeno para raíces y microorganismos .
" Propiedades químicas :
-Aumenta el contenido de nutrientes en el suelo, de forma directa al aportarlos
con la mineralización e indirecta al incidir sobre la solubilización y
disponibilidad de los ya existentes en el suelo.
Aumenta la capacidad de cambio y por tanto, la reserva de nutrientes .
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
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20 Ni en el sistema suelo-planta
-Favorece la disponibilidad de determinados elementos al formar compuestos
solubles materia orgánica-metal .
Incrementa la capacidad tampón de los suelos, evitando cambios bruscos de
pH (White, 1987) .
Propiedades biológicas :
Favorece el desarrollo de la cubierta vegetal, como consecuencia de la
modificación de las propiedades anteriores .
-Facilita la reactividad y los mecanismos de adsorción de sustancias
peligrosas ayudando a su degradación, como plaguicidas, herbicidas y otras
sustancias (Harrod y col ., 1991) .
-Favorece la actividad microbiana y por tanto, potencia los procesos de
mineralización, al aportar energia y nutrientes para el desarrollo de su
actividad .
-Estimula el desarrollo de las plantas, al aportar sustancias que activan
mecanismos fisiológicos y de control de enfermedades, ayudando a mantener
un sistema equilibrado, ecológicamente hablando (Vaïdyanathan y Eagle,
1991) . Posee efectos antibióticos sobre patógenos .
Otra característica importante de la materia orgánica; se debe a la naturaleza
coloidal del humus, presentando un área y una capacidad adsortiva más grande que los
silicatos . El humus posee carga negativa, debido fundamentalmente a la disociación de
los H+ de los distintos grupos funcionales de estas sustancias, con lo que tiene capacidad
de retener cationes .
La materia orgánica incorporada a un suelo, sufre en el seno del mismo una serie
de procesos y reacciones degradativas que constituyen su mineralización, y que
consisten en la transformación de los compuestos orgánicos a inorgánicos, por la acción
de los microorganismos del suelo .
En la composición de la fracción orgánica del suelo se encuentran acumuladas
grandes reservas de sustancias nutritivas, como N, P y S, entre otros nutrientes . Como
ejemplo, el nitrógeno, uno de los macronutrientes más importantes en la producción y
desarrollo vegetal, se encuentra mayoritariamente en el suelo en forma orgánica (96%),
estando únicamente el resto (4%) en forma ïnorganica disponible para las plantas .
En función de esta composición, la mineralización de la materia orgánica
liberará todos estos nutrientes al suelo, en formas disponibles para las plantas .
Una forma de medir la extensión en la que se lleva a cabo la mineralización de la
materia orgánica de un suelo, es controlando la varïacion en la fracción nitrogenada del
mismo, para ello se desarrollan una serie de modelos de flujo o de parámetros que
Dinámica y efecto del níquel como contaminante medioambiental en el sistema suelo-planta. Gloria Palacios Rubio
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lntroducclón 21
relacionan la evolución del nitrógeno y del carbono orgánico, estos modelos en función
de una -serie de factores se ajustarán en mayor o menor medida a los procesos de
degradación reales en suelo (Honeycutt y col ., 1988 ; Cabrera, 1993 ; De Neve y Hofinan,
1996 ; Whitmore y Shróder, 1996) .
La mineralización de la maténa orgánica se ha modelizado empleando modelos de
simulación de compártimento único, de dos compartimentos o multicompartimentales;
basándonos en una modelización de dos fases, podemos considerar que el proceso de
mineralización se produce en,una fase inicial muy rápida, para las sustancias más sencillas
y muy lábiles, y otra más lenta para las sustancias más estabilizadas (sustancias
humificadas) .
La mineralizaçión consiste en la degradación de los diferentes constituyentes de la
materia orgánica fresca (celulosas y hemicelulosas, hidratos de carbono, lignina y
proteínas) . Los productos degradados sufren a continuación la humificación, que engloba
a una serie de procesos, de naturaleza oxidativa y de polimerización, que conducen a la
síntesis de compuestos húmicos coloidales de neoformación. La biodegradación de estos
compuestos húmicos de nueva formación, nos lleva a la mineralización total de la materia
orgánica .
Todos estos procesos de mineralización dependen de una serie de factores
internos, como composición química de los materiales aportados y de factores externos
característicos del medio, como tipo, cantidad y actividad de microorganismos del suelo,
textura, pH, humedad, temperatura, aireación, disponibilidad de nutrientes y manejo del
suelo, entre otros.
Estos factores no actúan de forma independiente, todos ellos están relacionados
entre si y tienen mayor o menor peso, en función de los otros factores que influyan . La
composición y naturaleza del residuo es un factor muy importante en el proceso de
mineralización (Honeycutt y col ., 1991), los materiales muy lignificados presentan una
extensión en la degradación menor que aquellos menos lignificados; como ejemplo, los
residuos de granja y el compost urbano son los materiales más resistentes a la
degradación a corto plazo, pero este proceso en función del material, está muy
condicionado también por la temperatura y el tiempo