Remediación de un suelo crónicamente contaminado con hidrocarburos policíclicos aromáticos

Abstract

Los hidrocarburos policicíclicos aromáticos (PAHs) son compuestos ubicuos en el ambiente, que pueden generarse por eventos naturales (erupciones volcánicas, incendios forestales) y a través de la actividad antropogénica. La contaminación con PAHs genera gran preocupación por su potencial carcinogénico y mutagénico. Por estos motivos, dichos compuestos se encuentran regulados por la USEPA (Environmental Protection Agency), siendo 16 prioritarios. Los PAHs son compuestos insaturados, que poseen dos o más anillos aromáticos fusionados. Debido a sus propiedades químicas, como su alta hidrofobicidad, baja volatilidad y solubilidad en agua y alta adsorción, son compuestos altamente recalcitrantes principalmente en sistemas heterogéneos como el suelo. Con el incremento del peso molecular, estas propiedades se acentúan, así como su peligrosidad. Se caracterizó un suelo crónicamente contaminado a través de sus propiedades físicas y químicas (CO, N%, P, S, Fe, WHC, contenido de hidrocarburos totales y biodisponibles, Carbono Total Disuelto (CTD) y la naturaleza fotoquímica de la materia orgánica soluble), biológicas (recuento de poblaciones cultivables generalistas y especialistas; funcionalidad evaluada mediante distintas enzimas, estructura de la comunidad no cultivable mediante PCR-DGGE y pirosecuenciación de las regiones hipervariables del gen 16SrRNA; cuantificación de las poblaciones generalistas y especialistas totales mediante real time PCR y clonado y secuenciación de genes catabólicos involucrados en la degradación de PAHs) y toxicológicas (test de germinación de semillas de Lactuca sativa) con el fin de evaluar la posibilidad de aplicación de diferentes estrategias para su remediación. Se encontró que el suelo crónicamente contaminado (S0), pobre en materia orgánica, evidenció una baja funcionalidad y significativa toxicidad. Se evidenció una comunidad microbiana diversa, con un arreglo uniforme, adaptada a las condiciones del suelo original y con potencial capacidad degradadora de PAHs. Considerando estos resultados, se decidió estudiar la eficiencia de las tecnologías de remediación biológicas aplicadas al suelo crónicamente contaminado, con y sin tratamiento químico con persulfato de amonio (PS), particularmente de estrategias de compostaje, en la eliminación de hidrocarburos y en la recuperación de su funcionalidad. Se encontró que la transformación de la MOS por el agregado de enmiendas orgánicas incrementa la biodisponibilidad de PAHs, y promueve la eliminación diferencial de los PAHs de bajo peso molecular. Estos efectos serían dependientes de la madurez de la enmienda empleada. Particularmente, el alto grado de transformación de la matriz del suelo durante el compostaje promueve el “desecuestramiento” de PAHs de alto peso molecular. La transformación de la MOS (endógena y exógena) promovida por el agregado de enmiendas orgánicas, dio indicios de reducción de la fitotoxicidad. La eliminación de hidrocarburos se vio afectada negativamente por el consumo preferencial de compuestos solubles de bajo peso molecular fácilmente metabolizables. La oxidación inespecífica de la MOS por el PS libera de la matriz del suelo compuestos orgánicos y nutrientes minerales, permitiendo así la eliminación los PAHs e incrementando la biodisponibilidad de los mismos. La aplicación de PS produjo un impacto negativo sobre la comunidad microbiana del suelo, provocando una disminución significativa de la biomasa, de la diversidad y de la riqueza de especies y una menor densidad de poblaciones especialistas (portadoras de genes dioxigenasa). Todas las estrategias de remediación biológica acopladas a la aplicación de PS producen la eliminación de Has y la eliminación adicional de PAHs, incrementando la biodisponibilidad de los PAHs y promoviendo el “desecuestramiento” específico de dibenzo [a, h] antraceno (5 anillos aromáticos), a excepción de la doble estimulación con compost. El uso de estrategias combinadas promueve el metabolismo de CTD y sulfatos, permitiendo la recuperación de poblaciones generalistas y estimulando las poblaciones especialistas, en una comunidad diversa, equitativa y funcional. El alto grado de humificación de la MOS limitaría la eliminación de los PAHs aun biodisponibles, por falta de sustratos co-metabólicos. Las estrategias de compostaje acopladas al tratamiento oxidativo resultan una herramienta valiosa y prometedora para la recuperación de suelos crónicamente contaminados con hidrocarburos.