Universidad Agraria de La Habana

Fructuoso Rodrguez Prez

Facultad de Agronoma

LA FITORREMEDIACIN EN LA DESCONTAMINACIN DE REAS AGRCOLAS (SAN JOS DE LAS LAJAS).COORDINADOR DEL PROYECTO DrC. Ramiro Valds CarmenateProfesor Titular

TITULO DEL PROYECTO: LA FITORREMEDIACIN EN LA DESCONTAMINACIN DE AREAS AGRCOLAS (SAN JOS DE LAS LAJAS). CLASIFICACIN: INNOVACIN TECNOLGICA. COORDINADOR DEL PROYECTO: Lic. Ramiro Valds Carmenate, Profesor Titular, Doctor Ciencias Agrcolas. Facultad Agronoma, Universidad Agraria La Habana, Autopista Nacional y Carretera Tapaste, Apartado 18-19, San Jos de las Lajas, La Habana. ramiro@isch.edu.cu RESUMEN. A partir del desarrollo tecnolgico y productivo de la actividad humana, los suelos se han ido degradando con incrementos de sitios contaminados. La utilizacin de especies vegetales para la descontaminacin de suelos se denomina fitorremediacin, siendo una tcnica que comparada con las tradicionales, tiene muchas ventajas por su bajo costo de aplicacin, una aproximacin ms ecolgica y la no generacin de residuos. Cuba cuenta con 152 especies de plantas, de ellas 31 acumuladoras y 121 hiperacumuladoras, que cumplen un excelente papel como fitorremediadoras. En el municipio San Jos de las Lajas el sector agropecuario ocupa el 17% y el industrial el 78%, presentando importantes fbricas que potencialmente pueden ser fuentes de contaminacin ambiental con repercusin en la seguridad alimentaria de la poblacin. Este trabajo tiene como objetivo caracterizar indicadores morfolgicos, ecofisiolgicos y bioqumicos de las plantas de las zonas contaminadas, tanto en experimentos bajo condiciones controladas como semicontroladas, de forma tal que permita evaluar fuentes y agentes contaminantes de la zona estudiada, para seleccionar plantas indicadoras que conlleven a la obtencin de una metodologa de evaluacin, seguimiento y control de la contaminacin detectada, contando con la activa participacin de los actores sociales del territorio estudiado lo que contribuir al desarrollo local sostenible del municipio. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIN. Desde una perspectiva ecolgica, la productividad es un proceso de los ecosistemas que implica la captura de la energa lumnica y su transformacin en biomasa. Es en esta biomasa finalmente, en la que descansan los procesos de la produccin sostenible. As, en un agroecosistema sostenible, la meta es optimizar el proceso de productividad,

de tal forma que asegure el rendimiento ms alto posible sin causar degradacin ambiental, ms que pugnar por el rendimiento mximo a cualquier costo. Si los procesos de productividad son ecolgicamente sanos, la produccin sostenible sobrevendr (UACh, 2003). En efecto, en los ltimos tiempos han surgido a la luz pblica y se ha tomado conciencia general de la importancia y la necesidad de evaluar y resolver los problemas de contaminacin de los recursos naturales. Esta contaminacin se produce de diversas formas y de diversos orgenes, teniendo mayor destaque la de los suelos con elementos trazas metlicos o metales pesados, como comnmente se les conoce. Si bien puede ser un enfoque de la actualidad, la polucin de los suelos ha tomado un tenor idntico a la del agua y del aire. Luego de dcadas de desarrollo tecnolgico, productivo y en esencia de la actividad humana, los suelos a escala mundial estn degradados y se observa un incremento creciente de sitios contaminados. En los lugares muy contaminados, las especies biolgicas indgenas han disminuido o desaparecido y la entrada de los contaminantes en la cadena trfica ha aumentado su dispersin a sistemas biolgicos muy variados, incluidos el hombre. El efecto sobre la salud humana y la creciente presin social ha motivado la bsqueda de soluciones para la eliminacin de los contaminantes del suelo, convirtindose en un objetivo prioritario en la mayor parte de los pases industrializados (Becerrill et al., 2002). El trmino restauracin ecolgica implica la restauracin o rehabilitacin de ecosistemas o habitats que han sido alterados especficamente por el hombre. Se dividen en: restauracin, rehabilitacin, reacondicionamiento, recuperacin ecolgica y biorremediacin (UACh, 2003). La biorremediacin es un proceso que utiliza las habilidades catalticas de los organismos vivos para transformar contaminantes en productos inocuos, o en su defecto, menos txicos, que pueden entonces integrarse a los sitios bioqumicos naturales, tanto en ecosistemas terrestres como acuticos, presentando un enorme potencial en la mitigacin de la contaminacin ambiental (Garbisu et al., 2002). La utilizacin de plantas para la descontaminacin de los suelos se denomina en forma genrica fitorremediacin, siendo una tcnica que utilizan las plantas y los microorganismos para degradar, extraer e inmovilizar los contaminantes del suelo y aguas (Becerrill et al, 2002). Garbisu y Alkorta (2003) expresan que algunos mtodos de remediacin tradicionales no prevn soluciones aceptables para la remocin de metales desde el suelo. Los microorganismos que usan metales como aceptores de electrones terminales o reducen metales como un mecanismo de detoxificacin, pueden ser usados para la remocin de metales a partir de ambientes contaminados. Las tcnicas clsicas para la descontaminacin de metales pesados son muy limitadas y prcticamente inexistentes para su eliminacin selectiva (Becerril et al., 2002).

Se pueden distinguir seis vas de accin de los vegetales superiores: a) la fitoextraccin (fitoacumulacin). b) La fitoestabilizacin (fitorestauracin). c) La rizofiltracin. d) La fitovolatilizacin. e) La fitodegradacin (fitotransformacin). f) La fitoestimulacin (rizodegradacin). En comparacin con las tecnologas ms tradicionales, la utilizacin de plantas tiene muchas ventajas como son: su bajo costo de aplicacin, una aproximacin ms ecolgica y la no generacin de residuos. Puede aplicarse a contaminantes orgnicos o inorgnicos presentes en el suelo o agua y es una tecnologa ambientalmente aceptable que intenta recuperar la cubierta vegetal de los suelos contaminados. En algunos casos, la fitoextraccin de metales es una aproximacin de efectividad de costo que usa plantas acumuladores de metales que limpian los suelos contaminados. Existen hasta el presente, dos estrategias de fitoextraccin: la fitoextraccin continua, usando plantas hiperacumuladoras; fitoextraccin inducida o quelato-asistida (EPA, 2001). De forma alternativa, las tcnicas de fitoextraccin utilizan la capacidad extractora de las plantas para la recuperacin de metales pesados y elementos radiactivos del suelo y aguas contaminadas. La fitoextraccin de metales pesados es una de las tecnologas ms prometedoras por su relativa efectividad, la gran dimensin ambiental y social de la contaminacin y la dificultad para llevar a cabo esta tarea (Marmiroli et al., 1999). La fitoextraccin tiene como ventajas su bajo costo, la posibilidad de tratamiento de grandes superficies, dbil perturbacin del medio, disminucin de la erosin y el lavado, la aplicacin de numerosos txicos (descontaminacin de 1, 2 3 elementos al mismo tiempo). Como desventaja presenta la circunstancia de que es aplicable en sitios donde la contaminacin se detecta en un nivel dbil (Kaemmerer, 2003). La fitorremediacin de compuestos orgnicos se basa en la utilizacin de la complejidad metablica de plantas y/o microorganismos de la rizosfera para secuestrar, acumular, modificar, degradar o volatilizar los agentes contaminantes. As se distinguen dos tipos de estrategias: fitoremediacin directa e indirecta. Se pueden distinguir esencialmente tres clases de contaminantes orgnicos: solventes clorinados, explosivos e hidrocarburos del petrleo (Alkorta y Garbisu, 2001). El caso ms espectacular y til para las tcnicas de fitorremediacin, son las plantas denominadas hiperacumuladoras capaces de tolerar, tomar y acumular en sus tejidos areos, tanto elementos esenciales para los cultivos (Fe, Mn, Zn, Cu, Mg, Mo, Ni) como elementos no esenciales o con funciones biolgicas an por determinar (Cd, Cr, Pb, Ag, Se, Hg), alcanzando elevadsimas concentraciones que resultan txicas para la mayor parte de las plantas (Garbisu y Alkorta, 2001).

Para que los metales pesados puedan ejercer su toxicidad sobre un ser vivo, stos deben encontrarse disponibles para ser captados por ste, es decir, que el metal debe estar biodisponible. El concepto de biodisponibilidad se encuentra ntimamente relacionado con las condiciones fsico-qumicas del ambiente, que determinan la especiacin y por lo tanto, la concentracin del metal libre y lbil. Por ello, al determinar el grado de contaminacin por metales pesados de un ambiente es fundamental conocer su biodisponibilidad, es decir, la concentracin del metal libre y lbil presente en la muestra. Los mtodos electroqumicos permiten la especiacin de un metal y analizar la disponibilidad del mismo en diferentes ambientes (Vullo, 2003). Chicon (2003), plantea que la falta de implementacin de buenas prcticas en diferentes procesos industriales ha desembocado en la contaminacin de suelos y aguas con metales como cadmio, cobre, plomo y zinc. Algunas de las industrias relacionadas con el empleo de estas sustancias son la de produccin primaria de metales, aleaciones, galvanoplasta, electroplatinado, soldadura, produccin de equipos, bateras, electrodos y celdas fotoelctricas. En menor grado, las relacionadas con combustibles, aceites lubricantes, pinturas, pigmentos y aditivos. El cadmio (Cd) por ejemplo, es biopersistente y una vez absorbido por un organismo, sigue siendo residente por muchos aos (dcadas del excedente para los seres humanos) aunque se excreta eventualmente. Por otra parte, el envenenamiento con plomo (Pb), en concentraciones intermedias conduce a tener efectos pequeos, sutiles, subclnicos, particularmente en progresos neuropsicolgicos en nios. La exposicin a largo plazo del nquel (Ni) puede causar prdida de peso corporal, dao del corazn y del hgado (Lenntech, 2004). La falta de implementacin de buenas prcticas en diferentes procesos industriales ha desembocado en la contaminacin de suelos y aguas con metales como cadmio, cobre, plomo y zinc. Algunas de las industrias relacionadas con el empleo de estas sustancias son la de produccin primaria de metales, aleaciones, galvanoplasta, electroplatinado, soldadura, produccin de equipos, bateras, electrodos y celdas fotoelctricas. En menor grado, las relacionadas con combustibles, aceites lubricantes, pinturas, pigmentos y aditivos (Cusato et al., 2002) Los referidos autores plantean que los metales pesados afectan a las cadenas alimenticias, provocando un efecto de bioacumulacin entre los organismos. Ello es debido a la alta persistencia de los metales pesados en el entorno, al no tener, la mayora de stos, una funcin biolgica definida. Bastante conocido es el caso en el que se incorporan a la cadena alimenticia a travs de los organismos filtrantes presentes en los sedimentos marinos, habindose observado en ciertas especies un factor de bioconcentracin (cociente entre la concentracin del metal contaminante en el organismo vivo y en el agua circundante) de 291.500 para Fe y Pb, 200.000 para Cr o 2.260.000 para Cd. La hipertolerancia es esencial para que el fenotipo hiperacumulacin aparezca en plantas hiperacumuladoras naturales, logrndose por detoxificacin interna y

probablemente incluya la compartimentacin y complejacin, mediante las siguientes consideraciones (McGrawth y Zhao, 2003): a) Los metales y metaloides son secuestrados en vacuolas de las hojas de plantas hiperacumuladoras (Zn, Cd, Ni y As). b) Existen genes transportadores de metales, que codifican protenas transportadoras de iones a nivel vacuolar. c) El transporte tonoplasto de metales al interior de las vacuolas, desempea un papel importante en la hipertolerancia. Se definen como posibles mecanismos fisiolgicos que fundamentan la hiperacumulacin los siguientes (Boominathan y Doran, 2003): 1) Como las vacuolas vegetales son los mayores depsitos de cidos orgnicos, las asociaciones de stos con los metales sugiere la existencia de la detoxificacin metlica por secuestracin vacuolar. 2) Enlazamiento con la pared celular. 3) Localizacin en el apoplasto. Como indicador de la detoxificacin puede referirse la distribucin de los metales en los tejidos. A su vez, como la distribucin de los metales entre apoplasto y simplasto (a nivel de tejidos) y entre el citosol y la vacuola (a nivel de clulas) requiere del transporte transmembrana, la energizacin y funcionamiento de los procesos de membrana pueden ser de importancia principal en la hiperacumulacin. Haag-Kerwer et al. (1999) plantean que el suceso de fitorremediacin de metales pesados (suelos y agua) est basado en: - Biodisponibilidad de los elementos de inters. - El uso de cosechas de alta biomasa que acumulan metales pesados en altas concentraciones, en aquellas partes de las plantas que son fcilmente cosechables. Estos autores y Alexander et al. (1999) proponen que, a la hora de establecer un protocolo de investigacin en este campo, al menos deben caracterizarse los siguientes indicadores: Ecofisiolgicos (crecimiento, fotosntesis, respiracin, economa del agua); Bioqumicos (metabolitos, enzimas, protenas); Morfolgicos (arquitectura de la raz, presencias de microorganismos en la rizosfera). La regin del Caribe es el rea que ms plantas acumuladoras e hiperacumuladoras posee: 157 especies, destacndose Cuba con 152 especies (96%): 31 acumuladoras y 121 hiperacumuladoras. Las grandes familias como Asteraceae, Euphorbiaceae y Rubiaceae contribuyen con ms especies (68%). Para Cuba el endemismo es del 99% (Berazan, 1999). Para otras regiones se expresa que las familias Brassicaceae, Lamiaceae, Scrophulariaceae pueden ser tambin empleadas para estos fines (Garbisu et al., 2002). Existen cultivos que pueden cumplir un excelente papel de fitorremediadores, puesto que llegan a remover materiales peligrosos desde suelos contaminados, como son el caso del geranio (Pelargonium sp.), el tomate (Lycopersicum sp.), el maz (Zea mays) y el girasol (Helianthus annuus), entre otros (Kaemmerer, 2003).

Un sistema modelo estudiado internacionalmente, lo constituye Thlaspi (Ozturk et al., 2003; Massoura et al., 2004). - Thlaspi caerulescens exhibe su capacidad para extraer metales del suelo y acumularlo en retoos a concentraciones extremadamente grandes (Zn y Cd). - Extremadamente sensible a la deficiencia de Zn en suelos, pero tolerante a la excesiva acumulacin de Zn y Cd en retoos. - La hiperacumulacin de Zn posiblemente dependa de la existencia de altas concentraciones de Zn disponible por las plantas en suelos, lo cual sugiere que los mecanismos basados en el incremento de la disponibilidad del metal en la rizosfera, representa solo un papel secundario en la hiperacumulacin del metal. - Estos mismos procesos causan que la especie sea sensible al estrs por deficiencia de Zn. - Posee genes que regulan la cantidad de metales que toman desde el suelo por las races y son depositados en otras zonas de la planta. - Estos genes pueden incrementar la solubilidad de los metales en el suelo que rodean la raz y tambin las protenas transportadoras que mueven los metales en el interior de las clulas radicales. - Los metales entran al sistema vascular para el posterior transporte a otras partes de la planta y son finalmente depositados en las clulas foliares. - En plantas normales la actividad de los genes transportadores de Zn es regulada por los niveles de Zn en las plantas. En Thlaspi esos genes tienen mxima actividad todo el tiempo, independientemente del nivel de Zn en la planta, hasta existir un aumento de los niveles tisulares de Zn por muy altas concentraciones, lo cual es indicativo que aparezcan muy altas velocidades de transporte de Zn desde el suelo y movimiento de este metal en las hojas. - Planta normal: 100 ppm (Zn) y 1 ppm (Cd). Thlaspi: 30 000 ppm (Zn) y 1 500 ppm (Cd). El tiempo que demora la descontaminacin de un sitio usando fitorremediacin depende de varios factores (EPA, 2001): tipos y nmero de plantas que pueden ser usadas; tipo y cantidad de contaminantes qumicos presentes; tamao y profundidad del rea contaminada; tipo de suelo y condiciones presentes. El mtodo requiere menos equipamiento y labores que otros mtodos convencionales. Es importante enfatizar que la fitorremediacin es una tecnologa que est emergiendo y en consecuencia, la informacin del costo estndar es cambiable en funcin de las condiciones medio ambientales. Por ejemplo, Schnoor (1998) plantea que el costo por tonelada de fitorremediacin flucta de $10-35, lavado de suelos $80-200, solidifcacin/estabilizacin de $240-340, incineracin $200-1500. En resumen, se ha reportado que el costo total del sistema para algunas aplicaciones puede ser del 50-80% menor que otras alternativas convencionales (Garbisu y Alkorta, 2003). De manera general Baud-Grasset (1999) resume las ventajas del empleo de la Fitorremediacin como tecnologa, basado en los siguientes aspectos: - Tecnologa verde efectiva en su bajo costo. - Tecnologa in situ no destructiva.

-

Aplicable a muy diversos contaminantes. Capacidad de remediacin para la fraccin disponible de contaminantes. Se logra la acumulacin de metales pesados.

Basado en los elementos anteriormente expuestos, se puede considerar como problema cientfico a resolver: Los desechos industriales de las fbricas e instalaciones del municipio pudieran llegar a lmites de contaminacin de las aguas, suelos y atmsfera dainos, con lo cual se puede afectar la seguridad alimentaria de la poblacin lajera. Con la ejecucin de la presente investigacin se plantea como hiptesis: El empleo de plantas acumuladores pertenecientes a determinadas familias endmicas de la zona, pueden contribuir a la recuperacin de los suelos contaminados en el rea estudiada. OBJETIVO GENERAL: Estudiar la posible contaminacin de reas agrcolas, proponiendo una metodologa de recuperacin basado en las tcnicas de fitorremediacin.

OBJETIVOS ESPECIFICOS. Diagnosticar el estado degradativo de los sitios agrcolas que reciben desechos industriales, precisando los agentes causales de la contaminacin detectada. Determinar, a partir de las tcnicas de fitorremediacin, el mtodo de descontaminacin ms eficaz de la zona objeto de estudio. Elaborar un sistema de seguimiento y control del sitio afectado. Promover la capacitacin de especialistas y actores sociales mediante actividades de capacitacin de corta duracin (cursos, seminarios y talleres), propiciando la toma de decisiones alternativas para la recuperacin ecolgica de la zona estudiada, basado en el modelo de desarrollo local sostenible a nivel territorial.

RESULTADOS ESPERADOS. Evaluacin de las fuentes y agentes contaminantes de las reas agrcolas. Seleccin de las especies de plantas hiperacumuladoras endmicas, a partir de la zona objeto de estudio. Transferencia de tecnologa que permita la evaluacin, seguimiento y control de la contaminacin detectada. Aporte de elementos cientfico-tcnicos importantes para la instrumentacin del modelo local sostenible a nivel territorial. Diseo de un sistema de capacitacin dirigido a los actores sociales directos (productores, especialistas y directivos) de las zonas estudiadas, contribuyendo a

-

la toma de decisiones para la transformacin comunitaria con criterios de sostenibilidad. Culminacin de trabajos de diploma, tesis de maestras y doctorados. Elaboracin de obras cientficas donde se reflejen los principales resultados y experiencias estudiadas.

PARTICIPACIN DE CADA UNA DE LAS ENTIDADES QUE INTEGRAN EL PROYECTO. La Universidad Agraria de La Habana (UNAH), en particular las tareas del proyecto sern dirigidas y ejecutadas por el grupo cientfico multidisciplinario, (FITOPLANT), en colaboracin con el Centro de Estudios de Desarrollo Agrario Rural, (CEDAR), ambos de la facultad de Agronoma. Este grupo est compuesto por especialistas de reconocida autoridad y prestigio en los campos que abarca el proyecto como son: la Qumica Agrcola, la Bioqumica y Fisiologa Vegetal, la Botnica, la Produccin Vegetal y la Agroecologa; as como especialistas noveles que harn sus ejercicios de posgraduacin en esta temtica. Cuenta tambin con un grupo cientfico-estudiantil conformado por estudiantes de la carrera de Agronoma. Por su parte el CEDAR ha alcanzado un importante nmero de reconocimientos tanto a nivel municipal, como provincial, nacional e internacional en lo relacionado con el modelo propuesto para el estudio del desarrollo local sostenible. De acuerdo con lo anterior, se considera que la facultad posee el personal con la preparacin necesaria para cumplir con los objetivos propuestos y cuenta con la infraestructura y las metodologas requeridas para la ejecucin del mismo. La Universidad de la Habana (UH), a travs de su Facultad de Biologa, participar en los estudios relacionados con la seleccin de plantas hiperacumuladoras, a partir de las propias caractersticas de la zona objeto de estudio. Esta institucin posee tambin un personal acadmico con la preparacin y experiencia necesaria para llevar a cabo las tareas comprometidas. El trabajo tambin cuenta con la colaboracin de la Escuela de Agronoma, del Instituto Nacional Politcnico de Toulouse, Francia, con el cual la Universidad Agraria de la Habana posee convenios de colaboracin estables desde hace 4 aos. En particular actuara como contraparte francesa el Dr. Michel Kaemmerer, especialista que pertenece al grupo de Materia orgnica del Suelo, Aguas Residuales y Ecotoxicologa, el cual posee una amplia experiencia en el tema tratado. Esta institucin posibilitar una parte del procesamiento de las muestras, adiestramiento del personal joven, adquisicin de literatura especializada y la publicacin de artculos en revistas internacionales. ESTUDIO DE MERCADO. En Cuba no existen reportes de trabajos cientficos relacionados con estas tcnicas de fitorremediacin con inters agrcola ya que la misma ha estado relacionada

directamente con la actividad niquelfera (Holgun) y con estudios relacionados con el petrleo. El municipio San Jos de las Lajas, provincia La Habana, posee una superficie de 595,93 km2 (59 593 ha) que representa el 10, 4 % del rea total de la provincia y el segundo lugar en extensin territorial entre todos los municipios. De ella, el 76 % corresponde al fondo agrcola, con un 54 % cultivado y un 22 % no cultivado. En la estructura econmica del municipio el sector industrial representa el 78 %, el agropecuario el 17 %, la construccin el 4 % y el transporte el 1 %. En cuanto al sector industrial posee fbricas de pintura, produccin de gomas, vidrio, cable, pastas alimenticias, cermica, que aunque constituyen renglones importantes en el plano econmico tambin constituyen potenciales fuentes de contaminacin ambiental y de posible repercusin en la seguridad alimentaria del municipio (Prez et al., 2002) La inclusin de los resultados alcanzados en el orden cientfico-tcnico, permitir ampliar el conocimiento en la esfera de la produccin agrcola, situando a los productores y directivos en una mejor condicin competitiva a la hora de la toma de decisiones en innovacin tecnolgica, con lo cual se eleva el valor agregado del producto terminado. Al no existir referencia nacional, al menos publicada oficialmente, la propuesta del establecimiento de una metodologa que permita la evaluacin, seguimiento y control de la contaminacin detectada, todo ello basado en mtodos de diagnstico participativo con los actores de la zona objeto de estudio, permitir establecer un sistema de capacitacin a productores, especialistas y directivos de las Empresas y organizaciones de base de la ANAP del Municipio estudiado. En este sentido se seguirn los criterios bsicos del Modelo de desarrollo local sostenible propuesto por el CEDAR e instrumentados en el municipio San Jos, posibilitando la inclusin de nuevos elementos conceptuales a la hora de la toma de decisiones comunitarias que contribuyan a elevar el nivel de vida de la poblacin. Evaluacin del Impacto. Al ser la temtica abordada novedosa para el sector agroproductivo, el impacto cientfico es primordial, de tal forma que se desarrollarn tesis de diploma, maestra y de doctorado. Asimismo se publicarn trabajos y monografas que resuman las principales experiencias alcanzadas en los respectivos territorios. Como impacto social se trabajarn directamente con los productores, especialistas y directivos de empresas agrcolas e industriales, siendo ellos actores directos en la toma de decisiones, propiciando una elevacin del valor agregado en su implementacin tecnolgica como parte del desarrollo local sostenible. Se establecern diferentes formas para lograr la formacin de los recursos humanos (cursos, talleres, seminarios) que podran abarcar como mnimo un total de 200 personas. En cuanto al impacto econmico, queda bien reflejado en la literatura internacional, que la aplicacin de estas tcnicas reduce de un 50-80% el costo de las tcnicas convencionales. El impacto medioambiental queda explcito en la propia conformacin del proyecto, puesto que estas son tecnologas que contribuyen a sanear los espacios vitales cultivables, mejorar la seguridad alimentaria y que por su propia esencia contribuyen a la biodiversidad de la zona objeto de estudio.

TECNOLOGAS Y MTODOS A UTILIZAR EN LA INVESTIGACIN. A) Diagnstico y seleccin del sitio. Aqu se trabajar con toda la informacin disponible en las bases de datos del CEDAR, con relacin al estudio de las fuentes y causas de contaminacin, y si es necesario se emplear la metodologa del SIG para completar dichas informaciones. Igualmente se trabajar mediante mtodos participativos con la comunidad enclavada en el sitio seleccionado, buscando las diferentes manifestaciones de cambio en la biodiversidad que posibilite establecer la secuencia histrica adaptativa de las especies vegetales en dicho habitat. Se har un levantamiento para conocer los elementos qumicos txicos y se estudiarn muestras de suelos (portadores), de agua y de las plantas tpicas de las zonas objeto de estudio. B) Estudio de las plantas acumuladoras, tanto de especies endmicas de la zona como de cultivos tradicionales. Se emplearn metodologas que en el orden botnico, permitan identificar dichas plantas. Para ello se realizarn estudios de todas sus partes (area y radical). C) Estudio qumico, bioqumico y fisiolgico de las especies seleccionadas. Una vez identificadas las fuentes de contaminacin y realizados experimentos exploratorios con las diferentes plantas identificadas y seleccionadas, se lograra cultivar estas ltimas con el suelo contaminado. Primeramente se definira el tipo de tcnica especfica que posibilitara caracterizar la fitorremediacin como tecnologa agrcola y para ello se haran determinaciones de indicadores ecofisiolgicos, bioqumicos, morfolgicos y contenido nutrimental, considerando el ciclo ontognico de la especie vegetal estudiada. Se definir la biodisponibilidad de los elementos txicos estudiados. Evaluacin de la inocuidad de los productos de cosecha de las plantas cultivadas, as como eliminacin de las plantas consideradas como contaminadas. Se emplearn tcnicas que permitan evaluar el impacto en la descontaminacin de las reas estudiadas, as como para el monitoreo del posible efecto residual de la descontaminacin; en especial a partir del anlisis de la inocuidad del producto agrcola obtenido segn la planta hiperacumuladora empleada.

En todos los casos abordados, se utilizaran tcnicas analticas que aparecen reflejadas en la literatura consultada y que se ajustaran a las caractersticas propias de nuestras condiciones ecofisiolgicas. Para el caso de los estudios botnicos y de seleccin de las especies hiperacumuladoras, se emplearan las tcnicas propuestas por Berazain (1999), propias de nuestro hbitat. Los clientes directos, que adems son actores en diferentes etapas del trabajo de investigacin, corresponden al Ministerio de la Agricultura, diferentes organizaciones de base de la ANAP, la delegacin territorial del CITMA, as como el propio Gobierno Municipal, relacionadas directamente con la zona objeto de estudio. A partir de su propia experiencia, mediante el mtodo participativo en el anlisis y discusin de los resultados alcanzados, podrn delimitar la metodologa propia para el saneamiento de la zona objeto de estudio, relacionado con el empleo de la fitorremediacin. Toda la informacin recopilada, procesada y evaluada mediante las tcnicas empleadas, formar parte del sistema de gestin de conocimientos del territorio, contribuyendo a que se logre un trabajo comunitario ms efectivo e influyente en el desarrollo local con nfasis especial en el hombre y su hbitat.

TABLA DE ACTIVIDADES 2005 N o Actividades a desarrollar Diagnstico y seleccin del sitio experimental 2006 2007 Entidad responsab le

I II II I I II II I I II II I I V I V I V Univ. Agraria de La Habana (Univ. Habana) Univ. Agraria de La Habana (Univ. Habana)

1

2 Estudio de las plantas acumuladoras , tanto especies endmicas de la zona como cultivos tradicionales. 3 Entrenamient o en metodologas de trabajo especficas para miembros del grupo de investigacin. 4 Montaje y ejecucin en condiciones controladas de experimento para seleccin de plantas hiperacumula doras. 5 Montaje y ejecucin en condiciones semicontrolad

Univ. Agraria de La Habana

Univ. Agraria de La Habana

UNAH

as de experimento para descontamina cin del sitio estudiado. 6 Implementaci n de metodologa de recuperacin del rea contaminada, basado en tcnicas de fitoremediaci n. 7 Capacitacin a productores, especialistas y directivos.

Univ. Agraria de La Habana

Univ. Agraria de La Habana (Univ. Habana)

2004 N o Actividades a desarrollar

2005

2006

Entidad responsab le Univ. Agraria de La Habana ( Univ. Habana)

I II II I I II II I I II II I I V I V I V

8 Anlisis y discusin de las experiencias obtenidas y preparar propuestas de generalizaci n. 9 Elaboracin de ponencias para eventos cientficos, artculos, monografas. 1 Ejecucin de 0 trabajos de diploma, maestras y doctorado. 1 Chequeo 1 final de los resultados del proyecto

Univ. Agraria de La Habana (Univ. Habana) Univ. Agraria de La Habana (Univ. Habana) Jefe proyecto e investigado res

INVESTIGADORES PARTICIPANTES. - Universidad Agraria La Habana. DrC. Ramiro Valds Carmenate DrC. Mara Irene Balbn Arias. DrC. Nelson Martn Alonso DrC. Orestes Cruz la Paz DrC. Fernando Guridi Izquierdo DrC. Aldo Lpez Gmez MSc. Margarita Daz de Armas MSc. Angel L. Lamothe Garrido. MSc. Dairn Flores Ing. Sael Snchez Elias Ing. Ambar Rosa Guzmn Morales Ing. Nadia Quevedo(estudiante postgraduada) 60% (Coordinador) 20% (Bioq. y Fisiologa Vegetal) 20% (Edafologa) 30% (Agroecologia) 20% (Qumica Agrcola) 15% (Produccin Vegetal) 10% (Qumica Agrcola) 20% (Botnica) 40% (Qumica Agrcola) 40% (Microbiologa) 40% (Produccin Vegetal) 60% (Agroecologia)

- Otras instituciones (MES) - Universidad de la Habana. DrC. Rosalina Berazain Lic. Luis Rodrguez Beneficiarios. MINAG ANAP. Gobierno Municipal.

10% (Botnica) 10% (Botnica)

PROGRAMA DE PRESUPUESTO (SIN CONTAR EL SALARIO DE INVESTIGADORES). PRESUPUESTO Cantida UM Valor unitario d (MN) (MLC)

Componentes Insumos para fase experimental Evaluacin de muestras Adiestramiento de investigadores Materiales de escritorio Transportacin (muestreos y capacitacin) Participacin eventos cientficos (nacionales e internacionales en Cuba) Capacitacin a productores, especialistas y directivos Bibliografa especializada Publicaciones TOTAL

Valor Total (MN) (MLC) 7 000 2 000 3 000 1 500 3 000 3 000 5 000 2 000 1 000 25 500 3 000 1 000 32 000 5 000 12 000 1 000

-

8 000

Equipos requeridos: Balanza Analtica, balanzas tcnicas, espectrofotocolorimetro, pHmetro, fotmetro de llama, absorcin atmica, centrfugas, microscopio ocular, computadora. El financiamiento en MLC se lograr a partir de lo que aporte la contraparte francesa en el proyecto, as como lo que pueda lograrse por otras vas nacionales e internacionales.

PRESUPUESTO ANUAL Componentes MNInsumos para fase experimental Evaluacin de muestras Adiestramiento de investigadores Materiales de escritorio Transportacin (Muestreos y capacitacin) Participacin en eventos cientficos (Nacionales e Internacionales en Cuba) Capacitacin a productores, especialistas y directivos. Bibliografa especializada Publicaciones Total

TOTAL 2007 MLC 250 1000 2000 100 0 MN 7000 3000 1500 3000 3000 MLC 2000 5000 12000 1000 0

2005 MLC 1500 3000 5000 500 0 MN 3000 1000 500 1000 1000

2006 MLC 250 1000 5000 400 0 MN 1000 500 500 1000 500

3000 1500 500 1000 1500

2000

4000

2000

2000

1000

2000

5000

8000

500 400 0 10400

0 1500 500 17000

1000 400 0 9900

0 1000 250 10900

500 200 0 5200

0 500 250 4100

2000 1000 0 25500

0 3000 1000 32000

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. 1. Alexander,L.; E.Masarovikova; D.Liskova, 1999. Screening of plants for toxic metals accumulation. Phytoremediation, Conference, Lausana, Group 2, Toxic Metals. 2. Alkorta, I; C. Garbisu. 2001. Phytoremediation of organic contaminats in soils. Bio.Tech. 79: 273-276 3. Baud-Grasset, F. 1999. Technical and economical evaluation of Phytoremediation. Phytoremediation Conference, Laussane, Group 2, Toxic Metals. 4. Becerril, J. M; O. Barrutia; J. Hernndez-Allica; J. Garca-Plazaola; A. Hernndez; C. Garbisu. 2002 Fitorremediacin y biorremediacin: Nuevas tecnologas biolgicas para la eliminacin de los contaminantes del suelo. Ciencia y Medio Ambiente, II Jornadas Cientficas. CCMA-CSIC, 145-152. 5. Berazan, R 1999 Estudios en plantas acumuladoras e hiperacumuladoras de nquel en las serpentinas del Caribe. Rev. Jardn Botnico Nacional. Vol xx:17-30. 6. Boominathan, R. y P.M.Doran, 2003. Organic acid complexation, heavy metal distribution and effect of ATPase inhibition hairy roots of hiperacumulator plant species. J. of Biotech. 101:131-146. 7. M.Cusato, R.;D. Tortosa; N. Bartoloni; L.Valiente; M.Puelles, 2002 Fitorremediacion: empleo de Discaria Americana. http://www.dsostenible.com.ar (Diciembre 2004). 8. Chicon, L. 2003. Especiacion de metales pesados en lodos de aguas residuales de origen urbano y aplicacin de lodos digeridos como mejoradores de suelos. Trabajo de investigacin del Programa de Doctorado en Ingeniera Ambiental, Universidad de Mlaga, Espaa. http://www.usuarios.lycos.es/ambiental/lodos.htm (feb. 2005). 9. EPA, 2001. Environmental Protection Agency, Informe Anual, USA. 10. Garbisu, C; I. Alkorta. 2001 Phytoextraction a cost-effective plant-based technology for the removal of metals from the enviroment. Bio.Tech. 77: 229-236. 11. Garbisu, C; I. Alkorta 2003 Basic concept on heavy metal soil bioremediation. EUR. J. Of Min. Proc. and Env. Prot. 3(1): 58-66.

12. Garbisu, C; I. Amezaga; I. Alkorta 2002 Biorremediacin y ecologa. Ecosistemas. 2002/3 (URL: http://www.aeet.org/ecosistemas/023/opinion 1.htm) 13. Kaemmerer, M. 2003 Valoracin biolgica de desechos orgnicos y evaluacin de su potencial para utilizarlos en la remediacin de suelos contaminados, Proyecto de Investigacin. 14. Haag Kewer, J.; M.Kufer ; V.Hettinger ; H.J.Schafer; S.Heiss; T.Rauseb 1999. Heavy metal accumulation in Brassica: stress adaptation at whole plant and molecular level and their impact on phytoremediation capacity. Phytoremediation Conference, Laussane, Group 2, Toxic Metals. 15. Lenntech, 2004. Metales pesados. http://www.lenntech.com/espaol (ene 2005). 16. Marmiroli, N.; E.Maestri; G.Antonioli; C.Conte; M.Marmiroli; C.Mucchino; L.Mutti; P.Monciardini, 1999. Plants for environmental therapy: application for toxic metals. Phytoremediation Conference, Laussane, Group 2, Toxic Metals. 17. Massoura, S.; G.Echevarria; E.Leclerc-Cessac; J.L.Morel, 2004. Response of excluder, indicator and hyperaccumulator plants to Ni availability in soils. Australian Journal of Soil Research (in press). 18. McGrawth, S.P.; F. Zhao, 2003. Phytoextraction of metals and metalloids from contaminated soils. Current Option 54:277-282. 19. Ozturk, L.; S.Karanlik; F.Ozkutlu: I.Catemak; L.Kochian, 2003. Shoot biomass and Zn/Cd uptake for hyperaccumulator and non-accumulator Thlaspi species in response to growth on a zinc-deficient calcareous soil. Plant Science 164: 10951108. 20. Prez, Edmundo; P. Marrero; O. Cruz; E. Fernndez; L. Pea 2002. La produccin agropecuaria y el clculo de las necesidades alimentarias en el municipio San Jos de las Lajas, XIV Forum Ciencia y Tcnica, La Habana, Cuba. 21. Schnoor, J.L., 1998. Phytoremediation. Technology Evaluation Report, USA. 22. UACh. 2003 Manejo de suelos para una agricultura sostenible. Antologa. 23. Vulio, D.L., 2003. Microorganismos y metales pesados: una interaccion en beneficio del medio ambiente http://www.quimicaviva.qb.faen.uba.ar (abril 2004).

RESUMEN DE CURRICULUM VITAE (2005) Docente: RAMIRO VALDS CARMENATE Categora docente: Profesor Titular (1987) Categora cientfica: Doctor en Ciencias Agrcolas (1985) Responsabilidad acadmica: Director de Postgrado UNAH. Graduado de Licenciatura en Qumica (1972) en la Universidad de la Habana, Cuba, teniendo 33 aos de experiencia docente en la Educacin Superior impartiendo asignaturas relacionadas con Qumica Agrcola (Qumica General, Qumica Orgnica, Anlisis Qumico, Anlisis Instrumental), Bioqumica y Fisiologa Vegetal. Ha desarrollado y dirigido varias lneas de investigacin relacionadas con los aspectos de Bioqumica y Fisiologa Vegetal de cultivos como cafeto y caa de azcar vinculadas al estudio del rgimen nutricional, densidad de plantacin, iluminacin, fertilizacin orgnica, biofertilizantes (tanto en condiciones semicontroladas como de cultivo intensivo), y contaminantes ambientales en particular metales pesados; as como en investigaciones pedaggicas relacionadas con la Metodologa de la enseanza de la Qumica, Diseo y Evaluacin Curricular, Empleo de las TIC en la preparacin metodolgica de la disciplina Qumica, Impacto de la capacitacin agrcola a partir de criterios bioproductivos Como parte de su formacin profesional ha recibido ms de 30 cursos y entrenamientos de postgrado, as como ha impartido clases en ms de 50 cursos de postgrado tanto en universidades cubanas, colombianas, mejicanas, bolivianas. Producto de su trabajo de investigacin ha sido tutor de 50 estudiantes vinculados a trabajos de curso y diploma, de once aspirantes a Maestra en Ciencias (Qumica Agrcola (Cuba), Metodologa de enseanza de la Qumica (Mxico) y Produccin Vegetal (Bolivia)), as como de dos tesis de doctorado en Ciencias Agrcolas; ha participado en ms de 50 eventos cientfico-tcnico y pedaggico (nacional e internacional) donde se han presentado 70 ponencias; asimismo posee ms de 35 artculos publicados en revistas nacionales e internacionales y es autor de siete libros de texto (Bioqumica, Qumica Orgnica, Anlisis Instrumental, Fisiologa Vegetal, Impacto de la Produccin Vegetal Sostenible en la gestin ambiental) empleados en la docencia de pre y postgrado. Producto de sus resultados en las investigaciones cientficas le han sido aprobados 7 logros cientficos, habiendo alcanzado premios a nivel de la Academia de Ciencias de Cuba (nacional- 2004) y CITMA (Innovacin tecnolgica) a nivel Provincial (La Habana- 2003 y 2004) y el Rector de la Universidad (como autor y coautor de la UNAH y coautor de la UH). Ha participado activamente como tribunal y oponente de tesis de Maestras, Doctorados y en eventos cientficos. A partir de su trabajo profesional mantiene estrechas relaciones de colaboracin con profesionales de universidades de Mxico (UACh), Espaa (UPV), Francia (INPT y INPL) y Brasil (UFRRJ), ejecutando proyectos de colaboracin tanto en la esfera cientfico tcnica como en la capacitacin del sector agrcola. Acta como rbitro de la Revista Chapingo (UACh, Mxico) y de la Revista Cultivos Tropicales (INCA, Cuba).

Asumi la Presidencia de la Comisin Nacional de Ciencias Bsicas Agropecuarias en la etapa 1981-1983, correspondiente a la elaboracin y aprobacin de los programas analticos correspondientes al plan de Estudios B. Es miembro activo de Sociedades cientficas (Qumica, Asociacin de pedagogos, ACTAF), Consejos cientficos ramales (UNAH y Facultad Agronoma), Comits Acadmicos (Maestra Qumica Agraria-UNAH y Programa Doctoral de Ecofisiologa). Particip como miembro del Comit Autoevaluador de la carrera Ing. Agronmica (UNAH) y es miembro desde el 2004 del Comit Tcnico de Evaluacin Externa de la Junta de Acreditacin Nacional (Cuba). Igualmente particip como miembro del Comit de Evaluacin externa de la Maestra en Qumica Inorgnica (UO). Ocup la responsabilidad de Jefe de Departamento Docente durante 15 aos, Vicedecano de la Facultad de Agronoma de la Universidad Agraria de la Habana (3 aos) y como Metodlogo de Postgrado de la VRIP de la UNAH. Ha realizado misiones de asesora e intercambio acadmico como Profesor Invitado en universidades de Bulgaria, Checoslovaquia, Hungra, Brasil, Colombia, Mxico, Bolivia, Espaa y Francia. Ha trabajado como Profesor Principal de Bioqumica, Jefe de disciplina de Qumica Agrcola, y miembro del Colectivo Pedaggico de la carrera de Agronoma (UNAH). Durante los aos 1999-2001 form parte de los Comits Asesores de los Frentes Agrcola y Azucarero, provincia La Habana; as como de la Comisin organizadora de los Forum Ciencia y Tcnica, complejo UNAH. Actualmente dirige el grupo cientfico FITOPLANT en la UNAH, relacionado con el estudio de la Biorremediacin para descontaminar ambientes naturales. A partir de sus actuales responsabilidades acadmicas, forma parte de la Comisin Asesora de Postgrado y Superacin Cuadros del Complejo UNAH, de la Comisin Asesora Provincial de Preparacin y Superacin de Cuadros (La Habana) y de la Comisin de Grados Cientficos de la UNAH, as como invitado permanente de la COPEP. Desde 1989 pas a formar parte del Tribunal de Categoras Docentes de la Facultad de Agronoma, UNAH; se mantuvo a partir de 1992 como Presidente del Tribunal de Instructores y Asistentes, y en el 2004 como Presidente del Tribunal de Profesores Auxiliares y Titulares. Durante el ao 1998 ocup la presidencia del Tribunal de Ratificacin de Categoras Docentes de la UNAH. Tiene conocimientos de la lengua inglesa (lectura y expresin) y lengua francesa (lectura).

Caracterizacin de los profesionales participantes en el proyecto. Doctor Fernando Guridi Izquierdo, Profesor Auxiliar, Doctor en Ciencias, Jefe del Departamento de Qumica de la UNAH, con ms de 30 aos de experiencia en la investigacin en Qumica Agrcola, relacionada con la interaccin suelo-planta-ambienteHa obtenido premios y reconocimientos cientficos nacionales. Es miembro del Consejo Cientfico ramal agrcola de la UNAH. Ha sido tutor de varios aspirantes a Maestros en Ciencias, de trabajos de curso y diploma. Ha realizado actividades cientficas en Brasil y Espaa, adems como profesor invitado en Mozambique y Angola. Doctora Maria Irene Balbn Arias, Profesora Titular, Doctora en Ciencias Agrcolas, Decana de la Facultad Agronoma de la UNAH, con ms de 32 aos de experiencia en la investigacin en Bioqumica y Fisiologa Vegetal, relacionada con el estudio de los mecanismos adaptativos de las plantas en condiciones de estrs y en particular dedicada al estudio de la asociacin de los microorganismos fijadores del nitrgeno. Ha obtenido premios y reconocimientos cientficos nacionales. Es miembro de sociedades cientficas, preside el Consejo Cientfico ramal agrcola, miembro del Tribunal Permanente en Doctorado de la rama de Ciencias Agrcola de Cuba. Ha realizado actividades cientficas en Alemania, Espaa y Canad, as como profesora invitada en Mxico. Ha sido tutora de aspirantes al ttulo de Maestro en Ciencias y Doctor en Ciencias Agrcolas, as como de estudiantes en trabajos de curso y diploma. Es lder en proyectos relacionados con la educacin virtual. Doctor Orestes Cruz la Paz, Profesor Asistente, Doctor en Ciencias Agrcolas, con ms de 32 aos de experiencia en la investigacin, relacionada con la Agro ecologa y Agricultura Sostenible. Ha ocupado responsabilidades acadmicas como Jefe de Departamento docente. Es miembro de sociedades cientficas y del Consejo Cientfico ramal agrcola de la UNAH. Ha sido tutor de aspirantes al ttulo de Maestro en Ciencias y Doctor en Ciencias Agrcolas, as como de estudiantes en trabajos de curso y diploma. Ha participado como profesor invitado en Mxico, Bolivia, Ecuador. Doctor Aldo Lpez Gmez, Profesor Auxiliar, Doctor en Ciencias Agrcolas, Coordinador del programa de Maestra en Ciencias Agrcolas de la UNAH, como ms de 32 aos de experiencia en la investigacin relacionada con el diseo de experimentos en la Produccin Vegetal. Actualmente es Vicedecano de la Facultad de Agronoma en la UNAH, miembro del Consejo Cientfico ramal agrcola y del Consejo Cientfico Universitario. Ha sido tutor de aspirantes al ttulo de Maestro en Ciencias y Doctor en Ciencias Agrcolas. Ha participado como profesor invitado en Bolivia, Ecuador, Colombia. Es miembro de la Comisin Nacional de la Carrera de Agronoma. Doctor Nelson Martn Alonso, Profesor Titular, Doctor en Ciencias Agrcolas, miembro del Tribunal de Categoras docentes de la Facultad Agronoma, miembro del Consejo Cientfico ramal agrcola del INCA, con ms de 35 aos de experiencias en la

investigacin relacionada con la Edafologa. Ocup la responsabilidad acadmica de Jefe Departamento Docente. Ha sido tutor de aspirantes al ttulo de Maestro en Ciencias y Doctor en Ciencias. Ha sido lder de proyectos relacionados con la acreditacin de laboratorios de servicios (anlisis de suelos y agua). Doctora Rosalina Berazan, Doctora en Ciencias Biolgicas, posee ms de 35 aos de experiencia en estudios botnicos, en particular la caracterizacin de la flora autctona relacionada con rocas serpentinas relacionadas con la exploracin del nquel en Cuba. Es miembro de Consejos Cientficos ramales y de sociedades cientficas. Ha sido tutora de aspirantes a Maestros en Ciencias y Doctores en Ciencias. Ha obtenido reconocimientos nacionales e internacionales de los resultados cientficos alcanzados. Licenciada Margarita Daz de Armas, Profesora Auxiliar, Maestra en Ciencias Qumica Agraria, con ms de 34 aos de experiencias en investigaciones en la rama de la Qumica Agrcola, en particular el estudio de los bioestimulantes en cultivos de inters agrcola. Ha sido tutora de varios trabajos de curso y diploma. Lic. Dairn Flores, Profesora Asistente, Maestra en Ciencias Qumica de Polmeros, con ms de 8 aos de experiencias en investigaciones en la rama de la Qumica Agrcola. Actualmente es estudiante de posgraduacin, en particular al ttulo de Doctora en Ciencias Agrcolas en la rama de la contaminacin por metales pesados, especficamente en los mecanismos de interaccin planta-metal. Ing. Angel Lamothe Garrido, Profesor Asistente, Maestro en Ciencias en Ciencias Agrcolas, con ms de 35 aos de experiencia en investigaciones relacionadas con la Botnica en cultivos de inters econmico. Ha sido tutor de numerosos trabajos de curso y diploma. Ing. Ambar R. Guzmn Morales, Profesora Instructora, estando en estos momentos haciendo sus estudios de posgraduacin, primero en la Maestra en Ciencias Agrcolas para posteriormente continuar con el doctorado en Ciencias Agrcolas, en la temtica de contaminacin por metales pesados, especialmente en los sistemas de produccin que permitan el saneamiento por tcnicas de fitorremediacin. Realiz una formacin investigativa en Espaa. Ing. Sal Snchez Elas, Adiestrado, vinculado al plan doctoral en Ciencias Agrcolas en la temtica relacionada con la contaminacin de metales pesados, especficamente en estudios microbiolgicos. Ing. Nadia Quevedo, Graduada en la especialidad de Agronoma en la UNAH y actualmente estudiante de posgraduacin en la Maestra de Agroecologa y Agricultura Sostenible, en la temtica relacionada con la contaminacin de metales pesados, especficamente el estudio botnico de las especies fitorremediadoras.