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EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE REMOCIÓN DE LA LECHUGA DE AGUA (Pistia Stratiotes) SOBRE EFLUENTES CONTAMINADOS CON Cd EN CONDICIONES IN VITRO BRENDA LEONES SAYAS MARÍA ALEJANDRA SUAREZ PÉREZ UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA CARTAGENA, BOLÍVAR 2020

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EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE REMOCIÓN DE LA LECHUGA DE AGUA

(Pistia Stratiotes) SOBRE EFLUENTES CONTAMINADOS CON Cd EN

CONDICIONES IN VITRO

BRENDA LEONES SAYAS

MARÍA ALEJANDRA SUAREZ PÉREZ

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA

CARTAGENA, BOLÍVAR

2020

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EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE REMOCIÓN DE LA LECHUGA DE AGUA

(Pistia Stratiotes) SOBRE EFLUENTES CONTAMINADOS CON Cd EN

CONDICIONES IN VITRO

BRENDA LEONES SAYAS

MARIA ALEJANDRA SUAREZ PEREZ

Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de

ingenieros químicos

Directora

Natalia Terán Acuña

MSc. Ingeniera Química

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERIA

CARTAGENA - BOLIVAR

2020

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DEDICATORIA Principalmente quiero dale gracias a DIOS por permitirme culminar este proyecto.

A mi abuelo Delimiro Sayas por ser siempre mi motor y por su inmenso amor porque

a pesar de que no estés aquí hoy, esto es por ti; y sé que donde estés siempre me

estas cuidando.

A mis padres Leonor Sayas y Luis Leones por su apoyo incondicional, por brindarme

su amor, por haber hecho de mi la persona que soy, por ayudarme a cumplir mis

metas y siempre tener una voz de aliento para mí.

A mis amigos Jhonny Bermejo, Leidy Rodríguez, Macneis Vega, Isella torres, Néstor

florez, Jhon Gulloso, Mafe Moreno y Rafael Tapia, gracias por regalarme su amistad

y estar ahí siempre que los he necesitado, gracias por regalarle a mi vida alegría y

muchas historias que contar.

A mi abuela Leonarda Olivera que donde quiera que estés sé que me está cuidando

y a Idalis Romero que me sigue brindando su inmenso amor día a día gracias por

su apoyo.

BRENDA LEONES SAYAS

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DEDICATORIA

A Dios por darme la fuerza y ser mi refugio en esos momentos donde ya no creia

en mi y darme la oportunidad de llegar a realizarme como profesional, se que el

resto de mi vida estara acompañandome.

A mis padres, Marinelda Perez y Luis Suarez, por ser el principal cimiento para la

construccion de mi vida profesional, me enseñaron el valor de la resposabilidad y

deseos de superacion; y veo en ellos el reflejo de lo que quiero ser como persona.

Los quiero con todo mi corazon, gracias por el apoyo y la paciencia que han tenido

conmigo.

A mis hermanos, Luis F. Suarez y Luis S. Suarez, por estar siempre presente,

acompañandome. Mis abuelos, Margarita Mendoza y Miguel Perez, por ser tambien

pilares de mi vida, por su apoyo e incondicional cariño.

Al resto de mi familia, por ese apoyo que me han dado, de nunca dejar de creer en

mi y llenarme de sabiduria a lo largo de mi p´reparacion profesional.

Y por ultimo, pero no menos importante, a mi compañera de tesis y amiga Brenda

Leones; y mis amigos Jorge Perez y Maria F. Moreno, por apoyarme siempre y

regalarme su amistad.

¡Bendiciones a todos y muchos exitos!

MARÍA ALEJANDRA SUAREZ PÉREZ

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AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a Dios por guiar cada uno de nuestros pasos y permitirnos terminar

nuestro proyecto.

A nuestros padres Luis Leones, Leonor Sayas, Luis Suarez y Marinelda Pérez por

ser pieza importante para materializar este sueño.

Agradecemos a nuestra tutora la ingeniera y docente Natalia Terán Acuña por

brindarnos su conocimiento, colaboración infinita y por guiarnos en la realización de

este proyecto, por la paciencia brindada.

También agradecerles a los docentes de la facultad de ingeniería por trasmitirnos

su conocimiento.

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CONTENIDO

INTRODUCCION .................................................................................................. 12

PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ....................................................................... 14

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................ 14

1.1 FORMULACION DEL PROBLEMA .......................................................... 16

1.2 JUSTIFICACION .......................................................................................... 16

1.3 OBJETIVOS ............................................................................................. 18

1.3.1 Objetivo General ................................................................................ 18

1.3.2 Objetivos Específicos ........................................................................ 18

2. MARCO REFERENCIAL ................................................................................... 19

2.1 ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS ......................................................... 19

2.2 MARCO TEÓRICO ...................................................................................... 22

2.2.1 Cadmio en la industria ........................................................................... 22

2.2.2 Fitorremediación.................................................................................... 23

2.2.3 Macrófitas acuáticas .............................................................................. 26

2.2.4 Pistia Stratiotes ................................................................................... 27

2.3 MARCO LEGAL ....................................................................................... 29

2.4 MARCO CONCEPTUAL .............................................................................. 30

3. DISEÑO METODOLÓGICO .............................................................................. 32

3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN ......................................................................... 32

3.1.1 Diseño Adoptado ................................................................................... 33

3.1.2 Enfoque Adoptado................................................................................. 33

3.1.3 Población y Muestra .............................................................................. 33

3.2 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN ............................ 34

3.2.1 Fuente Primaria ..................................................................................... 34

3.2.2 Fuentes Secundarias ............................................................................ 35

3.3 HIPÓTESIS .................................................................................................. 35

3.3.1 Hipótesis de investigación ..................................................................... 35

3.3.2 Hipótesis Nula ....................................................................................... 35

3.3.3 Hipótesis Alternativa .............................................................................. 35

3.4 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES .................................................. 36

3.5 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION ............................................ 36

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .......................................................................... 37

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4.1 Condiciones de ensayos. ............................................................................. 37

4.2 Evaluación de la capacidad de remoción ................................................ 44

CONCLUSIONES .................................................................................................. 46

REFERENCIA ....................................................................................................... 48

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Plantas acuáticas comunes………………………………………………….26

Figura 2. Morfología de la Lechuga de agua (Pistia stratiotes) ……………….....27

Figura 3. Distribución de la Pistia Stratiotes…………………………………………33

Figura 4. Toma de muestras…………………………………………………..…….....34

Figura 5: absorción atómica…………………………………………………………….37

Figura 6. Prueba y error…………………………………………………………………38

Figura 7. Cambio de la Pistia Stratiotes…………………………………...….……..39

Figura 8. Toma de pH…………………………………………………………………...43

Figura 9. Variación en el porcentaje de remoción con respecto al tiempo………...45

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LISTA DE CUADROS

Cuadro 1. Tecnologías fitorremediadoras…………………………………………...24

Cuadro 2. Ventajas y desventajas de la fitorremediación………………………….25

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LISTA DE TABLA

Tabla 1. Relación de los resultados obtenidos para: (OD) y turbiedad……………..43

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RESUMEN

El cadmio es uno de los metales pesados más tóxicos que pueden afectar la calidad

del agua debido a su alta movilidad y poder bioacumulativo, además de generar

efectos nocivos en el medio ambiente, es potencialmente cancerígeno y se

comporta como disruptor endocrino. Con el fin de mitigar su impacto, se han

utilizado diferentes técnicas de remediación, una de las cuales es la

fitorremediación, que se ha utilizado de manera eficaz para la remoción de

diferentes metales en efluentes acuosos. En el presente trabajo se evaluó la

capacidad de remoción de la lechuga de agua (Pistia Stratiotes) sobre soluciones

acuosas contaminadas con cadmio en condiciones in vitro. Para ello se puso en

contacto la especie con soluciones sintéticas de diferentes concentraciones iniciales

de Cd (0.5, 5.0 y 10 ppm), y se monitoreó el crecimiento de la planta, el porcentaje

de remoción y algunos parámetros de calidad de agua durante siete días. Se

encontró que la especie tiene una capacidad de remoción máxima de alrededor del

70%, siendo el medio que presenta mayores porcentajes de remoción el de

concentración inicial de 10 ppm con un 76,3 % de remoción de cadmio. También se

pudo observar que la concentración del metal influye en el crecimiento de la lechuga

de agua (Pistia Stratiotes), debido a que a concentraciones altas no se presenta

propagación de la especie y se acelera el proceso de marchitamiento y amarillez

conocido como clorosis.

Palabras claves: fitorremediación, Pistia Stratiotes, cadmio, metales pesados

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INTRODUCCION

Durante los últimos años se ha observado un aumento significativo de la

contaminación de cuerpos de agua como consecuencia del vertimiento de efluentes

industriales, lo que ocasiona graves problemas ambientales [1]. Una de las formas

de contaminación más peligrosa es la ocasionada por metales pesados, ya que, a

diferencia de los contaminantes orgánicos, los metales como el Cr, Cd, Hg y Pb no

se degradan de forma biológica ni químicamente en la naturaleza, por lo contrario,

presentan efectos de bioacumulación y biomagnificación, que incrementan su

peligrosidad en los ecosistemas [2]. Por esta razón, se han desarrollado diferentes

métodos o biotecnologías para enmendar el impacto causado por la contaminación

de metales pesados; ya que los métodos convencionales suelen ser costosos y

pueden afectar de manera irreversible las propiedades del suelo, agua y de los

seres vivos que en ellos habitan; estas razones han estimulado el desarrollo de

nuevas tecnologías para el tratamiento de aguas contaminadas con esta clase de

sustancias [3].

La fitorremediación es una alternativa emergente, que representa un menor costo-

efectivo, posee ventajas estéticas, puede capturar gases de efecto invernadero, no

requiere de una fuente de energía diferente a la solar y tiene gran aplicabilidad bajo

diferentes rangos de concentración de contaminantes. Esta se basa en el uso de

plantas con capacidad de remover, transformar, secuestrar o degradar sustancias

contaminantes contenidas en los suelos, sedimentos, aguas superficiales y

subterráneas [2]. Esta alternativa de descontaminación ha identificado una amplia

diversidad de especies que se emplean para este fin. Algunas de ellas debido a su

gran capacidad para acumular metales pesados, reciben el nombre de

hiperacumuladoras [3].

En este trabajo se estudió la macrófita lechuga de agua (Pistia Stratiotes) para

evaluar su capacidad de absorción de cadmio bajo condiciones in vitro. Para ello,

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en este trabajo, se presentan a continuación, el enfoque de los problemas

ambientales y de salud que puede causar la contaminación por cadmio en cuerpos

de agua, posteriormente se aborda el marco teórico en donde se plantean las

diferentes técnicas de fitorremediación utilizadas para la descontaminación de

sistemas acuáticos teniendo en cuenta el tipo de contaminante y cuál es su

concentración en el medio, los mecanismo de absorción de la especie lechuga de

agua (Pistia Stratiotes), luego se presenta la metodología utilizada para el

desarrollo de esta experiencia y finalmente, los resultados obtenidos de la

evaluación de la macrófita en la remoción de cadmio, y su comportamiento en la

solución durante los días de evaluación.

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PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El agua es uno de los recursos más importantes a nivel mundial ya que además de

ser indispensable para la vida, es también necesaria para el desarrollo de diversas

actividades de agricultura y procesos industriales. Con el aumento de la población

y así mismo de las industrias, se ha incrementado la demanda de este recurso y

como consecuencia de su uso, de igual manera se generan grandes volúmenes de

agua residual la cual puede contener -contaminación química por metales,

colorantes, plaguicidas entre otros [4], de acuerdo con las actividades industriales y

agrícolas que les dieron origen.

Industrias como la minera, la de recubrimientos metálicos, las fundidoras, entre

otros, pueden generar vertimientos con altos contenidos de metales pesados como

el Pb, Cu, Zn, Cd, Al, Fe, Ni, Mn y Hg, que, al no ser tratados adecuadamente, no

solo contaminan el cuerpo de agua sino también el suelo, ya que no presentan

ningún tipo posible de degradación química o biológica. Por ello, estas sustancias

pueden acumularse y permanecer en los tejidos orgánicos de las plantas y animales

por largos periodos de tiempo (bioacumulación) [5]. Además, pueden ser

transferidos mediante la cadena alimenticia, a través de procesos de

biomagnificación, lo que causa peligros en la ecología acuática y otros beneficiarios

del agua [5], ya que la mayoría de estos metales provocan efectos tóxicos.

Particularmente el cadmio, el cual se utiliza ampliamente en la industria como aditivo

en la fabricación de filtros de vidrio, de pigmentos y plásticos, como catalizador

químico y entre otras aplicaciones [6]; produce daños en los riñones, sistema óseo

y sistema respiratorio, además la Organización Mundial de Salud (OMS), el

Departamento de salud y Servicios Humanos de EEUU (DHHS), la Agencia para la

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Investigación del Cáncer (IARC) y la Agencia para Sustancias Toxicas y el Registro

de Enfermedades (ATSDR) han determinado que el cadmio y los compuestos de

cadmio son carcinogénicos en seres humanos.

La ciudad de Cartagena, localizada en el departamento de Bolívar (Colombia), vierte

aproximadamente el 40% de sus aguas residuales a la Bahía de Cartagena por

medio del Emisario Submarino, y aporta en el incremento de la concentración de

metales pesados, aunque estudios realizados al emisario por Aguas de Cartagena

reportan que los niveles de Cd no superan los 0.03 mg/L1, y análisis de los

sedimentos de las playas de Manzanillo reportaron, a principios del 2010, niveles

de 0.4 mg/L2. El nivel y tipo de contaminantes vertido está influenciado por las

diversas descargas, siendo las principales los contribuyentes procedentes del canal

del Dique, su cuenca de drenaje, y las aguas residuales domesticas a través del

emisario submarino de manzanillo [7].

Con el fin de reducir la concentración de metales pesados en fuentes hídricas, se

han desarrollado diferentes técnicas que involucran el uso de membranas de

retención selectivas, resinas de intercambio iónico, entre otras, las cuales presentan

altas tasas de remoción, sin embargo, estas son normalmente utilizadas en

vertimientos y requieren altas tasas de mantenimiento, por tanto, no es viable su

utilización in situ en cuerpos de agua naturales. En este sentido, plantas macrófitas

como la lechuga de agua (Pistia Stratiotes), tienen la capacidad de retener iones

metálicos y son adaptables a sistemas naturales como humedales, lo que podría

representar una solución natural y eficiente a la contaminación por cadmio en agua

[8].

1 Informe de Interventoría Ambiental del Emisario Submarino de Cartagena, 2020. 2 L. C. Cerro Medina, «Evaluación de los niveles de metales pesados en sedimentos superficiales aledaños al Emisario Submarino de Manzanillo, Bahía de Cartagena, Colombia, durante el periodo 1998 -2010,» Universidad de Cartagena, 2018.

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1.1 FORMULACION DEL PROBLEMA

¿Es viable el uso de la lechuga de agua (Pistia Stratiotes) para la remoción de Cd

en efluentes acuosos?

1.2 JUSTIFICACION

El uso de metales pesados en sectores productivos minero, energético, agrícola e

industrial, así como sus características de bioacumulación y biomagnificación,

conlleva a que la contaminación química por metales pesados constituya una de las

más peligrosas amenazas para los ecosistemas acuáticos y las especies presentes

en él [9]. Con el fin de mitigar este tipo de contaminación, se han desarrollado

diversas técnicas de remoción como: filtración por membrana, electrodiálisis,

osmosis inversa, nano y ultrafiltración, intercambio iónico, precipitación química,

entre otras [10].

Dentro de estas tecnologías, la filtración por membrana y el intercambio iónico

presentan altas eficiencias de remoción, requiere poco espacio y es de fácil

operación, sin embargo, generan una gran cantidad de lodos que se encuentran

contaminados [6]. Además, la filtración por membrana resulta poco selectiva,

mientras que el intercambio iónico requiere un alto consumo de reactivos y tiempos

de contacto debido a que se basan en reacciones heterogéneas [11]. Por otro lado,

la electrodiálisis y la osmosis son altamente selectivas tiene la capacidad de

remover iones contaminantes de hasta 0,0001 μm, pero requieren del reemplazo de

membranas, lo que incrementa su costo y en el caso de la electrodiálisis se

presentan fenómenos de corrosión [4].

Nuevas técnicas como la nano y ultrafiltración tienen capacidad de remover iones

de muy pequeños (<1 nm), no obstante, al operar con membranas de poros de igual

magnitud presentan problemáticas en cuanto a relacionadas con la disminución de

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flujo por ensuciamiento y requiere presiones de funcionamiento muy altas (entre 10

y 50 bares) [6], lo que dificulta su operatividad. Adicionalmente, las membranas

utilizadas con esta tecnología son de corta duración, por lo que requieren cambios

frecuentes, limpieza periódica y aplicación de pretratamientos [11]. Cabe resaltar

que, de las técnicas mencionadas, la precipitación química es la más utilizada en

los procesos industriales ya que es relativamente sencilla de operar, económica y

selectiva, aunque su mantenimiento si es costoso debido a la alta generación de

lodos [6].

Una reciente alternativa para la remoción de metales en agua es la fitorremediación,

esta consiste en el uso de las plantas que retienen iones metálicos y que

posteriormente pueden ser extraídos de la biomasa cosechada. La fitorremediación

se puede utilizar para limpiar una gran variedad de contaminantes y se percibe como

rentable, eficiente, respetuoso del medio [12]. Una de sus ventajas es que las

fitotecnologías ofrecen numerosas relaciones con los métodos fisicoquímicos que

se usan en la actualidad, por ejemplo, su amplia aplicabilidad y bajo costo [13].

Las macrófitas flotantes comprenden un amplio y variado grupo de plantas, entre

las que se destacan el Jacinto de agua (Eichhornia crassipes), la lechuga de agua

(Pistia strartiotes), la salvinia (Salvinia Spp), la redondita de agua (Hydrocotyle

ranunculoides) y algunas especies de lentejas de agua (Lemna Spp., Spirodella

Spp) [14]. De estas, la lechuga de agua (Pistia Stratiotes) es más fácil de manejar

debido a que su biomasa más pequeña, lo que permite su uso en sistemas de

policultivo, donde E. crassipes son demasiado grandes y agresivos para estos tipos

de estanques de fitorremediación [15]. De acuerdo con lo anterior, en este estudio

se utilizó la lechuga de agua (Pistia stratiotes) ya que esta especie presenta

propiedades propicias para absorber metales pesados, en especial el Cd [16].

Por último, esto es coherente con la línea de investigación de proceso y medio

ambiente de la Universidad de San Buenaventura de la facultad de ingeniería

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química. Este trabajo de grado es viable debido a que por medio de las

investigaciones que se han realizado como se dispone en los antecedentes

investigativo, se han podido comprobar la eficiencia de las macrofitas para reducir

metales pesado en especial Cd y se ha verificado que se pueden implementar a

gran escala como lo es en la agroindustria, industrias de saneamientos, para ayudar

al medio ambiente y brindar una solución a la problemática que se presenta en la

actualidad con los metales pesados.

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 Objetivo General

Evaluar la capacidad de remoción de la lechuga de agua (Pistia Stratiotes) sobre

efluentes acuosos contaminados con Cd en condiciones in vitro

1.3.2 Objetivos Específicos

Establecer las condiciones iniciales de concentración de cadmio en las soluciones

sintéticas.

Analizar los cambios en la concentración del cadmio y pH en soluciones acuosos

sintéticas in vitro tratados con la lechuga de agua (Pistia Stratiotes).

Determinar la influencia del cadmio en el comportamiento la planta durante el

proceso de absorción.

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2. MARCO REFERENCIAL

2.1 ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS

Para la presente investigación se hicieron consultas referentes a biotecnología,

biología y tecnología ambiental, las consultas de estos antecedentes abarcan desde

2005 hasta 2017, los resultados más relevantes de dichas consultas se exponen a

continuación:

Desde el 2007, se han utilizado diferentes tipos de macrófitas como proceso de

tratamiento secundario para la remoción de metales pesados generados por

actividad industrial, los tipos de plantas utilizadas para tal fin han sido amplios, se

reporta el uso de especies como Eichhornia Crassipes [16][17][18], lechuga de

agua (Pistia strartiotes) [16] [1] [19] [20] [21][22] [17] [18] [23] y Lemna minor

[16] [23]. en 2016 se realizó un estudio por D. Caviedes, D. Delgado y A. Olaya,

estudio que demostró la versatilidad y tolerancia de las plantas Eichhornia

Crassipes, la lechuga de agua (Pistia Strartiotes), Lemna minor para absorber

metales pesados como el Cd, Cr, Zn, Cu, As. Para el caso particular del Cd, el

porcentaje de remoción (%R) alcanzado utilizando la Eichhornia Crassipes fue de

entre 40 a 85 %, para la lechuga de agua (Pistia Strartiotes) fue de 63-87 % y

para la Lemna minor de entre 33-50%; sin embargo, estas muestran limitaciones en

la remoción de microcontaminantes xenobióticos y algunos metales pesados

específicos [16].

En el año 2015 Yazmin Barreto, José Paredes realizaron una investigación en Perú

donde se trabajó con las especies la lechuga de agua (Pistia stratiotes) y

Eichhornia crassipes Se evaluaron, los cambios físicos en las especies vegetales,

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la tasa de crecimiento relativo mediante la ecuación de Hunt y la cuantificación de

cobre absorbido, por espectrofotometría de absorción atómica, bajo un sistema tipo

batch por un período de 20 días. Finalmente se obtuvo que la tasa de crecimiento

relativo se vio afectada después de la concentración de 10 mg/L de cobre, en ambas

especies, así mismo se determinó alta capacidad de absorción de cobre las dos

especies, siendo 98.87 % y 98.34% para lechuga de agua (Pistia stratiotes) y

Eichhornia crassipes respectivamente [17].

Los estudios realizados en 2016 por Diego Alonzo Pozo Yoveracon en Perú, en

2007 por G. Torres, A. Navarro, J. Languasco, K. Campos y N. Cuizano en Perú y

en 2005 C. Paris, H. Hadad, M. Maine y N. Suñe en Argentina. La lechuga de agua

(Pistia Stratioides) (PS) y otras especies demuestran que la descontaminación de

aguas residuales con metales pesados como Cr, Cd, Pb, se lleva a cabo

principalmente dentro de las primeras 24 horas [1] [18] [19], en las cuales las

especies presentaron mayor bioacumulación en hojas y raíces [19]. La lechuga de

agua (Pistia Stratioides) es capaz de descontaminar aguas residuales conteniendo

cobre (II), eliminándolo hasta un 70% de soluciones acuosas [1]. La eficiencia de

remoción de cadmio por la lechuga de agua (Pistia stratiotes) fue de 67% [18].

Otro estudio realizado en 2013 por M. Meza, J. Marín, E. Benling, G. Colina, N.

Rincón y C. Polo en Venezuela, reportan la evaluación de la capacidad de la planta

acuática lechuga de agua (P. stratioides) para bioabsorber Pb (II) y Cr (III), a escala

de laboratorio, para ello, se diseñaron microcosmos a flujo semi-continuo, Se

tomaron muestras del efluente tratado cada 24 h para analizar pH, oxígeno disuelto,

alcalinidad total, temperatura y la concentración de los metales. Los resultados

muestran una disminución de las concentraciones de los metales en relación con el

tiempo, la remoción total fue de 76,8 y 81,3% para Pb (II); 81,1 y 69,9% para Cr (III)

en los ensayos individuales, respectivamente, y de 73,4% Pb (II) y 77,9% Cr (III)

para la mezcla. La mayor absorción de los metales se obtuvo en los primeros días

de ensayo, acumulándose principalmente en las raíces de la planta. Se concluyó

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que lechuga de agua (P. stratioides) es una alternativa viable en sistemas

biológicos tipo humedales, para el tratamiento de efluentes contaminados con

metales [20].

Otros mecanismos de absorción a partir de lechuga de agua (Pistia St.) Se han

llevado a cabo con la biomasa obtenida a partir de esta, por ejemplo, un estudio en

2015 realizado en Colombia por Carolina Aguayo Girón reporta que con el fin de

determinar la capacidad que posee la planta la lechuga de agua (Pistia Stratiotes)

para acumular los metales pesados cadmio, cromo, plomo; se obtuvo la biomasa

seca, separando las plantas en los órganos de la planta a estudiar: hojas, raíces,

tallo y se llevaron a un horno, sobre la muestra seca se realizó una digestión. Como

resultado se encontró que el contenido de plomo fue de 500.698 en hojas, 2800.211

en tallo y 140.955en raíces, el contenido de Cromo fue de 88.432 en hojas,

640.061en tallo y 24.294 en raíces y por último el contenido de cadmio fue de 42.217

en hojas, 685.597 en tallo y 32.289 en raíces. [21].

Otro estudio realizado en 2017 por A. Dornelas, N. Brasil, F. Soares, A. Marques.

A. Callegario y E. Souto, reportan tiempos de adsorción hasta de 72 horas, con

concentraciones de entre 0.01 a 10 ppm de cadmio y entre 1 a 100 ppm de otros

metales, en donde se confirmó que la lechuga de agua tiene una alta afinidad por

los adsorbatos probados, logrando un porcentaje de eliminación superior al 70%

para zinc y cadmio en todas las dosis probadas, excepto a la dosis más baja de

cadmio [22].

Se trabajó en el año 2013, la tolerancia fitotóxica a Hg, Pb, y Cd de lechuga de agua

(Pistia stratiotes), Eichhomia crassipes y Lemna minor por Cristhian Benjamín

Gómez Ríos en Perú; Según las evaluaciones de longitud de raíz, número de

frondes y retención del metal, se determinó que Lemna minor tuvo una tolerancia

de 1 mg/l para Mercurio y una sensibilidad de 0.064 mg/l a Cadmio y 0.008 mg/1 a

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Plomo. Además, en los análisis de retención et mercurio tuvo mayor concentración.

La tolerancia de lechuga de agua (Pistia stratiotes) fue 0.512 mg/l para Cadmio y

una sensibilidad de 0.256 mg/l a Plomo y 0.008 a mercurio. La mayor concentración

en lechuga de agua (Pistia stratiotes) fue de Cadmio. En el caso de Eichhomia

crassipes la tolerancia fue de 0.512mg/l a Plomo y una sensibilidad de 0.008 mg/l a

mercurio y 0.128mg/l a Cadmio. Plomo tuvo mayor presencia en esta macrófita [23].

2.2 MARCO TEÓRICO

2.2.1 Cadmio en la industria

El cadmio es un elemento no esencial y poco abundante en la corteza terrestre, y a

bajas concentraciones puede ser tóxico para todos los organismos vivos. La

contaminación ambiental por cadmio ha aumentado como consecuencia del

incremento de la actividad industrial que ha tenido lugar a finales del siglo XX y

principios del siglo XXI, afectando de forma progresiva a los diferentes ecosistemas

y la salud humana [24]. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) las

concentraciones de Cd en sangre no deben exceder las 10 µg/L para evitar daños

en los órganos, y las medidas de control deben ser aplicadas si las concentraciones

exceden los 5 µg/L.

Entre los factores antropogénicos de contaminación de cadmio (Cd), caben

destacar los siguientes:

Emisiones atmosféricas. Se originan a partir de las minas metalúrgicas, ya que el

cadmio se extrae como subproducto del Pb, Zn, Cu y otros metales, las

incineradoras municipales, y emisiones industriales procedentes de la producción

de pigmentos para cristales, anticorrosivos, bacterias de Ni/Cd, e insecticidas [24].

Por esta razón la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA)

establece un límite de exposición legal de 5 µg/m3 como promedio durante una

jornada diaria de 8 horas.

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Depósitos directos. El uso de fertilizantes fosfatados es la principal fuente de

contaminación de Cd en suelos agrícolas. Otra fuente de Cd la constituyen los

fangos procedentes de aguas residuales que se utilizan en agricultura [24].

Contaminación accidental. Ocurre eventualmente debido a la contaminación de

tierras por procesos industriales, residuos de la minería y corrosión de estructuras

galvanizadas [24].

2.2.2 Fitorremediación

La fitorremediación puede definirse como una tecnología sustentable que se basa

en el uso de plantas para reducir in situ la concentración o peligrosidad de

contaminantes orgánicos e inorgánicos de suelos, sedimentos, agua, y aire, a partir

de procesos bioquímicos realizados por las plantas y microorganismos asociados a

su sistema de raíz que conducen a la reducción, mineralización, degradación,

volatilización y estabilización de los diversos tipos de contaminantes [25]. En el

(cuadro 1) se resumen los cinco métodos o técnicas de fitorremediación, estas se

agrupan en dos conjuntos, los utilizados como medio de contención (rizofiltración y

fitoestabilización) y los utilizados como medio de eliminación (fitodegradación,

fitoextracción y fitovolatilización), dependiendo del tipo de contaminante, así como

del medio contaminado, se escogerá la técnica a utilizar. Las ventajas y desventajas

que presenta la fitorremediación frente a otras tecnologías convenciones se pueden

evidenciar en el (cuadro 2).

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Cuadro 1. Tecnologías fitorremediadoras

Fuente: autores

Cuadro 2. Ventajas y desventajas de la fitorremediación

VENTAJAS DESVENTAJAS

Es una tecnología sustentable

Es un proceso relativamente lento

(cuando las especies son de vida

larga, como árboles o arbusto)

Es eficiente para tratar diversos tipos de

contaminantes in situ Es dependiente de las estaciones

tecn

olo

gia

s fito

rre

me

dia

do

ras

fitoestabilización

Es efectiva en suelos de textura fina conalto contenido de materia orgánica Seaplica principalmente en terrenos extensosen donde existe contaminación superficial[3].

rizofiltraciónUtiliza las plantas para eliminar del mediohídrico contaminantes a través de la raíz.[3]

Fitoextracción o fitoacumulación

Consiste en la absorción de metalescontaminantes mediante las raíces de lasplantas y su acumulación en tallos y hojas.[3]

Fitoestimulación

En este caso, los exudados de las raícesde las plantas estimulan el crecimiento demicroorganismos capaces de degradarcontaminantes orgánicos [25].

Fitovolatilización

Se produce a medida que los árboles yotras plantas en crecimiento absorbenagua junto con contaminantes orgánicos einorgánicos. Algunos de estos puedenllegar hasta las hojas y evaporarse ovolatilizarse en la atmósfera [3].

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Es aplicable a ambientes con

concentraciones de contaminante de bajas

a moderadas

El crecimiento de la vegetación puede

estar limitado por extremos de la

toxicidad ambiental

Es de bajo costo, no requiere personal

especializado para su manejo ni consumo

de energía

Los contaminantes acumulados en las

hojas pueden ser liberados

nuevamente al ambiente durante el

otoño (especies perenes)

Es poco perjudicial para el ambiente

Los contaminantes pueden

acumularse en maderas para

combustión

No produce contaminantes secundarios y

por lo mismo no hay necesidad de lugares

para desechos

No todas las plantas son tolerantes o

acumuladoras

Tiene una alta probabilidad de ser

aceptada por el público, ya que es

estéticamente agradable

La solubilidad de algunos

contaminantes puede incrementarse,

resultando en un mayor daño

ambiental o migración de

contaminantes

Evita la excavación y el tráfico pesado Se requiere áreas relativamente

grandes

Tiene una versatilidad potencial para tratar

una gama diversa de materiales peligrosos Pudiera favorecer el desarrollo de

mosquitos (en sistemas acuáticos) Se pueden reciclar recursos (agua,

biomasa, mátales)

Fuente: Y. M. V. R. O. B. y. E. J. O. Roberto Aurelio Núñez López,

«Fitorremediación: fundamentos y aplicaciones,» ciencia, 2004.

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2.2.3 Macrófitas acuáticas

Cuando se habla de macrófitas acuáticas se refiere a las formas macroscópicas de

vegetación acuática y comprenden las macro algas, las escasas especies de

pteridofitos y las verdaderas angioespermas. De 6 acuerdos a la forma y la fisiología

se tiene una clasificación simple y clara de las macrófitas acuáticas: plantas

flotantes, plantas sumergidas y plantas emergentes como se puede observar en la

(figura 1) [26].

Figura 1. Plantas acuáticas comunes.

Fuente: Ruiz O, «Planta Piloto para el análisis del rendimiento de la depuración de aguas fecales

mediante macrófitas,» Línea temática C, 2017.

Las macrófitas flotantes comprenden un amplio y variado grupo de plantas, entre

las que se destacan el Jacinto de agua (Eichhornia crassipes), la lechuga de agua

(Pistia stratiotes), la salvinia (Salvinia Spp.), la redondita de agua (Hydrocotyle

ranunculoides), y algunas especies de lentejas de agua (Lemma Spp., Spirodella

Spp.) [21].

La principal desventaja de los sistemas con macrófitas flotantes es la capacidad

limitada de acumular biomasa, por lo que se deben hacer retiros periódicos de la

misma para permitir el crecimiento de las plantas, y eso encarece el proceso en lo

que a mano de obra se refiere. Otra desventaja es la proliferación de mosquitos

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como vectores transmisores de enfermedades, lo que condiciona la ubicación de

los sistemas lejos de centros poblados [27].

2.2.4 Pistia Stratiotes

Conocida como lechuga de agua, es una planta pertenece a la familia aracae. La

planta consiste en una roseta de hojas verdes que pueden llegar a medir 40 cm, las

hojas están cubiertas por pequeños vellos (tricomas) como se puedo observar en la

figura 2; presenta inflorescencias inconspicuas (7-12 x 5 mm) en el centro de la

roseta. Una sola planta puede producir una pequeña colonia, gracias a su

reproducción por estolones. Esta especie se encuentra ampliamente distribuida

alrededor del mundo, especialmente en regiones tropicales y subtropicales [28]. De

Asia, África y América. Se encuentra en lagunas y arroyos y forma una capa en la

superficie que enturbia el agua y funciona como reservorio para larvas de mosquitos

portadoras de filarias. Esta planta torna el agua verde, inodora y amarga, y tendría

propiedades medicinales. Entre dichas propiedades se incluyen características

antisépticas, antituberculosas y antisedentericas. Además, se utiliza como colirio,

en caso de afecciones otológicas, eczema, ulcera, sífilis, enfermedades

sanguíneas, entre otros. La planta también tiene propiedades refrescantes, laxantes

y diuréticas, y se utiliza en su totalidad [29].

Figura 2. Morfología de la Lechuga de agua (Pistia stratiotes)

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Fuente: W. P. C. Placencia, «EVALUACIÓN DEL POTENCIAL FITORREMEDIADOR DE DOS ESPECIES (Pistia

stratiotes L.) y (Limnobium laevigatum R.) PARA EL TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS PRODUCIDOS EN EL RELLENO

SANITARIO DEL CANTÓN CENTINELA DEL CÓNDOR, PROVINCIA ZAMORA CHINCHIPE,» UNIVERSIDAD NACIONAL

DE LOJA ÁREA AGROPECUARIA Y DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES, 2016.

Debido a que lechuga de agua (Pistia Stratiotes) es una planta invasora, puede

llegar a constituir una verdadera plaga. Si no se controla su población puede llegar

a ocupar con facilidad toda la superficie del agua hasta tal punto de no poder ver el

agua o los peces que podamos tener debajo. Incluso puede entorpecer la

navegación en los canales [19].

Lechuga de agua (Pistia Stratiotes) forma sobre la superficie una masa compacta

que evita el paso del oxígeno del aire al agua, la falta de oxigenación provoca la

muerte de los peces y de las plantas sumergidas, alterando la distribución y

desarrollo de las comunidades de plantas acuáticas autóctonas. Para tener un

control sobre esta, se está intentando erradicar por medios mecánicos y naturales

introduciendo insectos para su control, aunque en la mayoría de los casos se utilizan

herbicidas. Así se han realizado estudios para evaluar su capacidad de acumular

algunos contaminantes como metales pesados y poder utilizarse como una

alternativa de fitorremediación. También, debido a este problema de invasión, en

algunas regiones, se está utilizando como fuente de alimentación para ganado [21].

Los metales pesados agrupan sustancias como cadmio, mercurio, cromo, cobalto,

cobre, molibdeno, níquel, plomo, estaño, titanio, vanadio, zinc o plata. Éstos

constituyen un riesgo serio para el medio ambiente, ya que son sustancias con una

gran estabilidad química ante los procesos de biodegradación, por lo que los seres

vivos son incapaces de metabolizarlos, generándose una contaminación por

bioacumulación y un efecto multiplicador en la concentración del contaminante en

la cadena trófica. Alcanzan niveles altos de toxicidad y se absorben muy

eficientemente a través de las membranas biológicas por su elevada afinidad

química por el grupo sulfidrilo de las proteínas [10].

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2.3 MARCO LEGAL

En los últimos años, Colombia ha realizado notorios avances en el reconocimiento

normativo, jurisprudencial y político de la importancia del cuidado del agua, como

ecosistema que prestan grandes servicios ambientales, sociales y económicos a la

comunidad. Mediante la ley 99 de 1993 y el articulo 2.2.3.3.4.7 del decreto 1076 del

2015 por lo cual establecen los parámetros y valores límites máximos permisibles

en los vertimientos puntuales a cuerpos de aguas marinas, y se dictan otra

disposición. Artículo 9, 11, 12, 13, 14, 15,16 parámetros fisicoquímicos a monitorear

y sus valores límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales de aguas

residuales no domésticas. [30]

La resolución 1207 de 2014 por la cual se adoptan disposiciones relacionadas con

el uso de aguas residuales tratadas. La Ministra de Ambiente y Desarrollo

Sostenible, en ejercicio de sus facultades legales y en desarrollo de lo dispuesto en

los numerales 2 y 11 del artículo 5° de la Ley 99 de 1993, la Ley 373 de 1997, el

Decreto-ley 3570 de 2011, y Que la Constitución Política establece la obligación en

cabeza del Estado y de los particulares de proteger las riquezas naturales de la

Nación y planificar el uso y aprovechamiento de los recursos naturales para

garantizar su conservación, restauración y uso sostenible. Que el uso eficiente del

agua es fundamental para la conservación del recurso hídrico, y es básico para el

desarrollo sostenible. Que la Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso

Hídrico, expedida en el año 2010, establece como estrategia el uso eficiente y

sostenible del agua, la cual se orienta a fortalecer la implementación de procesos y

tecnologías de ahorro y uso eficiente del agua. Que en el contexto de Gestión

Integral del Recurso Hídrico el reúso del agua residual aparece como una estrategia

para el ahorro y uso eficiente del agua. Que el reúso de agua residual constituye

una solución ambientalmente amigable, capaz de reducir los impactos negativos

asociados con la extracción y descarga a cuerpos de agua naturales. [31]

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La resolución número 0631 del 17 de marzo de 2015 está enfocada en reducir el

aporte de las sustancias contaminantes a los cuerpos de agua, con el objetivo de

que los generadores de vertimientos gestionen adecuadamente los mismos, y

facilitar a las autoridades ambientales el control sobre los vertimientos de los

diferentes procesos productivos en el país y obtener una mejora en la calidad de los

vertimientos. De allí que sea indispensable que los industriales conozcan los

cambios establecidos por la norma publicada el 18 de abril de 2015, para dar

cumplimiento a los nuevos parámetros de medición y, de esta manera, evitar

sanciones por desconocimiento. [32]

Según esta norma el límite máximo para vertimiento de aguas residuales

domésticas y no domésticas para los prestadores del servicio público de

alcantarillado es de 0.1 mg/L de Cd.

2.4 MARCO CONCEPTUAL

Contaminación. Desde el punto de vista ambiental se refiere a todo agente físico,

químico o biológico que pueda alterar la estructura y el funcionamiento de los

ecosistemas, modificando por tanto las condiciones del medio ambiente. Esta

contaminación después de generada puede ser nociva para la salud, el bienestar y

la seguridad del ser humano y para la vida vegetal o animal. Además, es el agregado

de materiales y energías residuales al entorno que provocan directa o

indirectamente una pérdida reversible o irreversible de la condición normal de los

ecosistemas y de sus componentes en general, traducida en consecuencias

sanitarias, estéticas, recreacionales, económicas y ecológicas negativas e

indeseables [33].

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Agua residual. Se le considera de tal forma a los líquidos que ha sido utilizados en

las actividades diarias, tanto domésticas, comerciales, industriales y de servicios

[34].

Metales pesados. Los metales pesados son un grupo de elementos químicos que

tienen una densidad mayor de 4 g/cm3 a 7 g/cm3. El término siempre suele estar

relacionado con la toxicidad que presenta. Dentro de los metales pesados hay dos

grupos los micronutrientes que son necesarios en pequeñas cantidades para los

organismos, pero tóxicos una vez pasado cierto umbral. Incluyen As, B, Co, Cr, Cu,

Mo, Mn, Ni, Se y Zn; y los metales pesados sin función biológica conocida que son

altamente tóxicos y presentan la propiedad de acumularse en los organismos vivos.

Son principalmente Cd, Hg, Pb, Cu, Ni, Sb y Bi [33].

Cadmio. El cadmio es un metal sin función biológica y puede ser tóxico a niveles

relativamente bajos. Este metal es responsable de modificar la composición de las

poblaciones microbianas en el suelo y, por ello, de reducir la descomposición de la

materia orgánica. Se puede acumular en plantas y en la fauna edáfica o animales

superiores a través de pastos o aguas contaminadas.[33]

Biorremediación. Es una estrategia que proviene del concepto remediación, que

hace referencia al uso de técnicas fisicoquímicas las cuales utilizan el potencial

metabólico de los microrganismos, así como también los tejidos vegetales de las

plantas para remover o transformar contaminantes orgánicos en compuestos más

simples. Con el uso de esta técnica se busca disminuir el daño y lograr realizar

trabajos de descontaminación de aguas y de suelos [33].

Absorción. Es el proceso por el cual una sustancia puede atravesar los tejidos o

células vegetales, y puede depender del material vegetal que se emplee y de su

capacidad de desarrollar este mecanismo. Este sistema tiene bastante aplicabilidad

en materia ambiental para remoción de sustancias contaminantes presentes en el

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suelo o agua, y es un término muy empleado en los procesos de biorremediación

[33].

Toxicidad. Grado de efecto tóxico de una sustancia para organismos vivos. Es una

medida que permite identificar lo nocivo que puede ser una sustancia al tener

contacto con el medio ambiente entre ellos cuerpos vegetales, animales y el ser

humano. Esta depende de factores como el tiempo de exposición, la cantidad de

exposiciones y la vía de administración; y esto causa riesgo para el bienestar de las

especies y los ecosistemas [33].

Macrófitas. Especie vegetal capaz de adaptarse y desarrollarse en medios

acuáticos. Pueden vivir en áreas inundadas de forma flotante, sumergida o

emergente. Las macrófitas son utilizadas como un tratamiento secundario o terciario

alternativo para las aguas por su eficiencia en la remoción de las diferentes

sustancias químicas incluyendo los metales pesados [34].

3. DISEÑO METODOLÓGICO

3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN

El tipo de investigación utilizado en este trabajo es descriptivo -explicativo, debido

a que buscamos especificar características y aspectos importantes de la Lechuga

de agua (Pistia stratiotes). En el presente proyecto se evalúa la capacidad de

absorción de la Lechuga de agua en presencia de cadmio, mediante la investigación

explicativa analizando las variables de operación. La investigación explicativa es

aquella cuyo propósito es encontrar la relacion entre las variables [35].

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3.1.1 Diseño Adoptado

El diseño utilizado para el trabajo de investigación es el experimental debido a que

es una situación provocada por el investigador para introducir determinadas

variables de estudio manipuladas por él, para controlar el aumento o disminución

de esas variables y su efecto en las conductas observadas [35]. En este caso, como

variable independiente se tiene principalmente la concentración inicial de Cd, a partir

de la cual se observa el comportamiento de la especie fitorremediadora y el cambio

en la concentración con el transcurso de los días, para así analizar la capacidad de

remoción.

3.1.2 Enfoque Adoptado

El enfoque adoptado para esta investigación es de tipo cuantitativo, debido a que

se cuantificaron variables de diferentes muestras para la recolección de datos y

poder interpretarlos mediante el uso de tablas, graficas, etc. Para ello, se realizaron

diferentes montajes a la cual se le aplico la técnica de absorción para así obtener

resultados remoción en la recolección de datos e interpretarlos mediante el uso de

tablas, gráficas, y permitiendo un correcto análisis estadístico de la información

obtenida.

3.1.3 Población y Muestra

Se seleccionó como población la especie lechuga de agua (Pistia stratiotes), del

género monotípico Pistia, la cual fue adquirida en un vivero ubicado en el municipio

de Turbaco en la región caribe colombiana. Para determinar la capacidad de

adsorción de la lechuga de agua (Pistia stratiotes) se realizó una serie de

experimentos que consistieron en colocar en contacto la especie fitorremediadora

con soluciones acuosas de Cd a diferentes concentraciones como se muestra en la

figura 3, además se usó una muestra en blanco, la cual consistió en agua potable

sin adición del Cd.

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Figura 3. Distribución de la Pistia Stratiotes

Fuente: autores.

Las soluciones fueron preparadas a partir de sulfato de cadmio octahidratado grado

analítico y agua destilada; para el montaje se tuvo en cuenta que la profundidad del

líquido fuera de 5 cm, con el fin de darle espacio suficiente a la raíz. Así mismo, se

equilibró el número de Pistia Stratiotes en cada uno de los montajes con el fin de

garantizar homogeneidad en el experimento.

3.2 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN

3.2.1 Fuente Primaria

La información principal el este trabajo de grado son los datos obtenidos de forma

experimental, para ello se realizó un seguimiento a la lechuga de agua (Pistia

Stratiotes) en contacto con cada una de las soluciones así mismo, durante este

tiempo se extrajeron alícuotas de 20 ml de cada una de las soluciones cada 48h,

como se esquematiza en la figura 4, con el fin de determinar mediante la técnica

absorción atómica los cambios en la concentración de las soluciones y calcular a

partir de ellos la capacidad de adsorción de la especie.

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Figura 4. Toma de muestras

Fuente: autores.

3.2.2 Fuentes Secundarias

La metodología para recolectar la información secundaria se basó en el análisis de

documentos, como revistas universitarias del área de ingeniería, consultas

bibliográficas en los procesos fisicoquímicos de absorción. Otras fuentes fueron las

Bases de datos como son: universidad San Buenaventura, Science Direct, Dialnet,

Scielo.

3.3 HIPÓTESIS

3.3.1 Hipótesis de investigación

Mediante el uso Pistia Stratiotes es posible reducir la concentración de Cadmio en

efluentes acuosos mínimo de 70%.

3.3.2 Hipótesis Nula

Mediante el uso Pistia Stratiotes no es posible reducir la concentración de Cadmio

en efluentes acuosos mínimo en 70%.

3.3.3 Hipótesis Alternativa

La Pistia Stratiotes es capaz de reproducirse en aguas contaminas con Cd.

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3.4 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES

TIPO DE VARIABLE

VARIABLE DEFINICION INDICADOR

INDEPENDIENTE

Concentración Cantidad de contaminante que hay disuelto en una cantidad dada de solución.

ppm

Temperatura

Magnitud referida a las nociones comunes de calor medible mediante un termómetro.

°C

Volumen Espacio que ocupa un objeto. L

pH

Unidad de medición que sirve para establecer el nivel de acidez o alcalinidad de una sustancia.

pH

INTERVINIENTES

Densidad

Es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen, y puede utilizarse en términos absolutos o relativos.

3 -4

Solubilidad

Cantidad máxima de soluto que puede mantenerse disuelto; y depende de condiciones como la temperatura, la presión y otras sustancias disueltas o en suspensión.

g/L

DEPENDIENTES Absorción Es cuando una sustancia se introduce en la estructura de otra.

%

3.5 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACION

Para obtener la información se realizaron análisis de laboratorios, en el cual se

utilizó dos métodos el método de prueba y error donde se eligió el rango de

concentración de Cd que se iba a implementar, también basándonos en la literatura

y el método de absorción atómica que es el que se utiliza para obtener los % de

remoción y determinar la capacidad de absorción de la lechuga de agua (Pistia

Stratiotes) en aguas contaminadas con Cd. En la figura 5 se puede observar los

pasos para cumplir con el diseño experimental.

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Figura 5: pasos para cumplir con el diseño experimental

Fuente: autores

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

4.1 Condiciones de ensayos.

Para determinar las condiciones iniciales del experimento se realizó una revisión

bibliográfica y se aplicó el método de prueba y error donde se realizó tres pruebas,

para esto en cada uno de los recipientes se agregó 2 litros de agua y de 3 a 4

especímenes por recipiente, donde en la prueba a) se expuso la lechuga de agua

(Pistia Stratiotes) a concentraciones de Cd de 20 ppm,10ppm y 5 ppm; en la

prueba b) se expuso la lechuga de agua (Pistia Stratiotes) aplicando las mismas

concentraciones de Cd y un nutriente (Bio-Energizer); y por último, en la prueba c)

se expuso la lechuga de agua (Pistia Stratiotes) solo al nutriente (Bio Energizer).

Las pruebas se realizaron durante siete días. Los resultados de esta prueba y error

se observan en la figura 6.

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Figura 6. Prueba y error

Fuente: autores.

En las pruebas realizadas se observó lo siguiente: en la a) la lechuga de agua

(Pistia Stratiotes) en altas concentraciones no sobrevivía los 7 días, en el caso de

la planta que fueron expuestas a concentraciones de 10 ppm, 5 ppm esta logro

sobrevivir los 7 días; en la prueba b) donde la lechuga de agua (Pistia Stratiotes)

fue expuesta tanto a las concentraciones de Cd como al nutriente, a los tres días de

estar expuesta se encontraban marchitas entre un (70- 90)%, al séptimo día la

planta se encontraba muerta; en la prueba c) donde la lechuga de agua (Pistia

Stratiotes) estaba solo expuesta al nutriente la macrofita comenzó acelerar su

proceso de marchitarse. Después de la observación de los resultados del método

de prueba y error, y la revisión bibliográfica se tomó las siguientes decisiones de no

utilizar ningún nutriente y de utilizar concentraciones alta de 10 ppm, media de 5

ppm, baja de 0,5 ppm.

Para determinar la absorción de Cd por la lechuga de agua (Pistia Stratiotes), se

realizó un experimento durante 7 días con diferentes concentraciones iniciales de

a

b

c

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cadmio en la solución acuosa, el experimento se llevó a cabo a temperatura

ambiente en recipientes rectangulares de 13x20x15.5 cm3, que contenían: i) una

solución blanco (0 ppm Cd), ii) una solución de baja concentración de cadmio (0.5

ppm), iii) una solución de concentración media (5 ppm) y iv) de alta concentración

(10 ppm), respectivamente. Posteriormente, en cada una de las soluciones fueron

dispuestas entre 3 y 4 especímenes de lechuga de agua (Pistia Stratiotes),

cuidando de manejar la misma densidad de plantas en todas las muestras, como se

observa en la figura 7 (día cero) donde se mantuvo el volumen constante. Los

recipientes se conservaron en un ambiente fresco, con exposición matutina a luz

solar. Durante el transcurso del experimento se realizó seguimiento de las

características de la planta y del pH de la solución, guardando registros de estos al

segundo, quinto y séptimo día. En la figura 7 se muestra un registro fotográfico

completo de los diferentes días de acuerdo con la concentración inicial de Cd

FIGURA 7. Cambio de la Pistia Stratiotes. Fuente: Autores

5

7

2

Concentación Blanco Día

Concentración Baja Concentración Mediana Concentración Alta

0

(0ppm) (0,5 ppm) (5 ppm) (10 ppm)

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Como se observan la figura 7 en el transcurso del día 0 al día 2, se presentó

crecimiento de la planta, tanto en los montajes que contenían Cd como en la

solución blanco. El crecimiento se evidenció midiendo el diámetro de cada uno de

los especímenes, los cuales median entre 2.2 cm hasta 8.1 cm inicialmente, y

llegaron a medir el día 2 entre 9.7 cm y 13.3 cm. Por otra parte, se pudo observar

que en la solución blanco hubo propagación de la especie, ya que se generaron 6

nuevas plántulas, fenómeno que no ocurrió en los recipientes con presencia de

cadmio, en los cuales, además, se comienza a presentar decoloración de las hojas

en los experimentos con concentración alta (10 ppm) y media (5 ppm) del ion

metálico, esto se conoce como clorosis, la cual se caracteriza por una pérdida de

la intensidad de color verde de una hoja o una zona de la hoja [36]. Un síntoma

similar que es el amarillento, es importante determinar si el color amarillo inició su

aparición en toda la planta puesto que esto podría asociarse a un problema radical

o vascular o de manera ascendente o descendente que podría ser causado por una

deficiencia nutricional [36], en este caso solo se presentó decoloración amarilla en

partes de las hojas, lo que es normal que suceda en la planta en determinado

tiempo, en este caso se aceleró por la presencia de Cd ya que los metales pesados

en plantas dependen del rango de tolerancia de cada especie, y del metal

contaminante. Pueden ocasionar marchitamiento, amarillez, deformación de las

hojas y raíz, y pudrición de los tejidos [21].

A partir del quinto día de seguimiento, se empieza a evidenciar que en el recipiente

con concentración baja de cadmio (0.5 ppm) se ha alcanzado a afectar un 5% de

color amarillo en la superficie total de los especímenes. Por otra parte, se observa

que para la concentración alta (10 ppm), media (5 ppm), baja (0.5 ppm), no se

presenta propagación de la especie. En el caso de los montajes con concentración

alta (10 ppm) y media (5 ppm) de cadmio, se observó cómo aumentó la decoloración

hasta entre un 50% y 70% de las plantas. Dicha decoloración es una respuesta

fisiológica que normalmente se presenta en especies macrófitas por la presencia de

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metales pesados en el medio de crecimiento, ya que estos, por su toxicidad,

interrumpen la actividad en las células y el metabolismo en plantas, generalmente

la exposición con metales pesado puede causar que las hojas experimenten clorosis

y necrosis [37]. Por otra parte, los principales signos de deterioro en la muestra

blanco son asociados a la presencia de picaduras de insectos, probablemente

larvas de escarabajo, los cuales fueron encontrados en sus hojas partir del 2 día de

exposición.

En el último día de seguimiento, se pudo observar que la muestra blanco continúo

propagándose, lo que se confirma con la aparición de 2 nuevos hijos. En la muestra

de concentración inicial baja (0.5 ppm) la decoloración amarilla no aumenta, pero

en el caso de las muestras con concentración inicial alta (10ppm) y media (5ppm)

la decoloración se aumenta entre un 70% y 80%, que se refleja principalmente en

los bordes de las hojas los cuales toman una coloración blanquecina.

Con respecto al seguimiento de la temperatura y pH de las soluciones, se observó

que, durante el tiempo de desarrollo del experimento, la temperatura se mantuvo

entre 25 y 29.2 °C, la cual es adecuada para la supervivencia de la especie, ya que

la planta se desarrolla normalmente en temperaturas entre 17°C a 30°C. La

especiación iónica es el rol más importante que desempeña el pH en la adsorción

de iones metálicos. Una de las características de la mayoría de los metales pesados

es su capacidad de formar complejos de coordinación con ligandos que poseen

pares de electrones libres, en busca de la estabilización de sus orbitales vacantes.

La molécula del agua es un excelente ligando y la formación de complejos es

inevitable. A mayor número de ligandos rodeando un catión metálico, mayor será

su radio iónico y su volumen, convirtiendo al catión en una especie estéricamente

impedida para una eficiente interacción con la superficie del adsorbente. A altos

valores de pH, la concentración de iones oxhidrilo aumenta en la solución y es capaz

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de formar hidroxo-complejos, los cuales no solo aumentan el volumen del catión,

sino que disminuyen su carga neta, disminuyendo también su afinidad con el

adsorbente [38].

El seguimiento al pH se realiza, con el fin de evaluar el comportamiento de metal en

la solución, el rol del pH ejerce un fuerte efecto (i) en la formación de iones

complejos del metal en solución acuosa, los cuales presenta diferentes ligandos que

modifican la acidez y la morfología del metal en solución y (ii) en el estado químico

de los centros activos de los adsorbentes [39]. El cadmio es bastante soluble a

valores de pH bajos, pero se empieza a precipitar como hidróxido incluso si hay o

no presencia de nutrientes a pH > 7. Asimismo, se debe tener en cuenta que el

efecto del pH afecta la viabilidad de la planta, debido a que las enzimas que forman

parte de ella no toleran pHs bajos, ya que los mecanismos celulares de vital

importancia se ven afectados a las altas concentraciones de los iones hidronio. Un

pH por debajo de 4 es nocivo para la planta, ya que ocasiona el fraccionamiento de

la raíz en menos de 2 días [40]. Considerando lo anterior, se infiere que un pH de

alrededor de 5 es el óptimo requerido para mantener viva la planta por más de dos

días manteniendo el metal solubilizado [40].

En la figura 8, se presentan los valores obtenidos de pH para cada una de las

soluciones estudiadas durante el periodo de experimentación establecido, en estas

se puede observar que el día cero y el día 5 los valores de pH de las soluciones se

encontraron por encima de 7, lo que podría haber generado precipitación del metal

y por ende, valores no reales de absorción de la especie metálica, sin embargo, no

se reporta en la literatura efectos de variación de pH con el uso de la Pistia St., ni

con concentraciones tan bajas del metal, por lo que las fluctuaciones en el pH

pueden deberse a errores en la calibración del instrumento de medición.

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Figura 8. Monitoreo del pH

Fuente: autores

Finalmente, en el octavo día de muestreo, se midieron parámetros generales de

calidad del agua, con el fin de evidenciar que el proceso no genera deterioros en

dichos parámetros. En la tabla 1 se relacionan los resultados obtenidos para:

oxígeno disuelto (OD) y turbiedad.

Tabla 1. Relación de los resultados obtenidos para: OD y turbiedad

Muestra

Parámetros Blanco 0.5 ppm 5 ppm 10 ppm

pH 6.06 6.2 6.2 6.3

OD 60% 68% 70% 79%

Turbiedad (NTU) 1.65 0.35 1.50 3.22

Temperatura (°C) 27.0 27.0 27.0 27.0

El oxígeno gaseoso disuelto en el agua es vital para la existencia de la mayoría de

los organismos acuáticos. El oxígeno es un componente clave en la respiración

celular tanto para la vida acuática como para la vida terrestre y su concentración en

un ambiente acuático es un indicador importante de la calidad del agua. Un

porcentaje de Saturación de DO aceptable 60 – 79% [41], por lo que se confirma

5

6

7

8

9

0 2 4 6 8

pH

Tiempo de contacto (días)

Blanco 0.5 ppm 5.0 ppm 10 ppm

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que las muestras analizadas, en todo caso cumplen con un porcentaje de OD

aceptable para la vida acuática.

De acuerdo con la OMS (Organización Mundial para la Salud), la turbidez del agua

para consumo humano no debe superar en ningún caso las 5 NTU, y estará

idealmente por debajo de 1 NTU. En este sentido, se puede establecer que todas

las muestras se encuentran dentro de dicho parámetro, sin embargo, se evidencia

un leve aumento del nivel de turbiedad en la muestra con concentración inicial de

10 ppm, esto puede deberse a que fue la que presentó mayor deterioro de la planta

y producto de este, puede haberse incorporado alguna cantidad de materia orgánica

en el agua.

4.2 Evaluación de la capacidad de remoción

Finalmente, para evaluar la eficacia de la Pistia Stratiotes en la remoción de Cd, se

determinó el porcentaje de remoción de Cd para cada muestra, comparando la

concentración final del metal con su concentración inicial, para ello se tomaron

alícuotas de cada montaje en los días 2, 5 y 7 del experimento. La concentración

final se determinó con ayuda de un equipo de absorción atómica Agilent 240FS con

quemador de Acetileno. Los resultados de remoción obtenidos para cada

concentración inicial se reportan en la figura 9. En la cual se observa que la lechuga

de agua (Pistia Stratiotes) presenta un alto potencial para la absorción de iones de

cadmio con una absorción máxima de alrededor del 70 %. El monitoreo de la

absorción con los días permite establecer que los mayores niveles de remoción se

dan durante los primeros tres días para todas las concentraciones iniciales del

metal, esto fue más evidente para las muestras de 0.5 ppm y 10 ppm, las cuales

alcanzaron porcentajes de remoción de 70% para el día 2, a partir del cual el

incremento en los niveles de absorción permaneció relativamente constante. Para

la muestra con concentración inicial de 5 ppm el porcentaje de remoción fue mayor

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durante los primeros días, pero no tan alto como en las dos muestras anteriormente

mencionadas, además la remoción fue disminuyendo de manera gradual.

Figura 9. Variación en el porcentaje de remoción con respecto al tiempo Fuente: autores.

Los resultados obtenidos son comparables con otros estudios reportados en la

literatura, los cuales muestran que la lechuga de agua (Pistia Stratiotes) obtuvo

porcentajes similares de remoción de alrededor de 80% para periodos de contacto

de 10 días, no solo para cadmio sino también para otros metales pesados como

cromo, plomo, cobre, arsénico y hierro [16] [20] [21] [17]. Esto demuestra que la

especie es eficiente para la remoción de metales pesados en sistemas acuáticos.

Sin embargo, a pesar de su buen porcentaje de remoción, ninguna de las muestras

tratadas logro una concentración final satisfactoria de acuerdo con la resolución

0631 del 2015 que establece los parámetros y los valores máximos permisibles para

vertimientos puntuales a cuerpos de aguas superficiales (0.05 ppm de Cd) y

sistemas de alcantarillado (0.1 ppm de Cd). Por esta razón, es recomendable dejar

la especie un tiempo más de contacto con el medio acuoso e ir agregando nuevas

especies para una mejor remoción y llegar a los valores permitidos según la norma.

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CONCLUSIONES

Lo expuesto a lo largo del trabajo obtiene las siguientes conclusiones:

Aunque en general los porcentajes de remoción obtenidos para las diferentes

concentraciones iniciales son similares, un análisis detallado que la concentración

inicial influye en la capacidad máxima de remoción de la lechuga de agua (Pistia

Stratiotes) ya que mayor concentración de cadmio en el medio se presenta

mayores porcentajes eliminación de la especie metálica. Así mismo, la

concentración de Cd tuvo una influencia en el comportamiento biológico de la

lechuga de agua (Pistia Stratiotes), el cual se evidenció a partir de la disminución

o no propagación de la planta en las soluciones con concentraciones altas del metal,

además de la aceleración en el proceso de marchitamiento y amarillez.

Se comprobó que la lechuga de agua (Pistia Stratiotes) es eficiente para remover

Cd teniendo porcentajes de remociones del 70%, por lo que puede ser una técnica

favorable para la disminución de las concentraciones de Cd en efluentes acuosos,

sin embargo, el uso de este mecanismo por periodos de contacto de 7 días no

resulta suficiente para alcanzar los niveles permisibles en vertimientos, por lo que

podría usarse como tratamiento parcial en el tratamiento de efluentes.

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6. RECOMENDACIONES

Establecer un estudio evaluando la capacidad de remoción de la especie lechuga

de agua (Pistia Stratiotes) por un periodo de tiempo de contacto superior a los 10

días. Y analizar si es recomendable quitar y agregar más especies para una mejor

eficiencia en la remoción del metal a remover.

Se recomienda, durante el estudio, tener un control sobre el pH de la solución,

debido a que es un parámetro muy importante al comparar los resultados del

porcentaje remoción obtenidos al final del estudio.

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REFERENCIA

[1] C. Paris, H. Hadad, M. Maine y N. Suñe, «Eficiencia de dos macrófitas flotantes

libres en la absorción de metales pesados,» Limnetica, vol. XXIV, nº 3-4, pp. 237-

244, 2005.

[2] G. Sánchez Barrón, «Biblioteca digital,» 5 Junio 2015. [En línea]. Available:

https://repository.icesi.edu.co/biblioteca_digital/bitstream/10906/78790/1/TG01084.

pdf. [Último acceso: 25 Octubre 2020].

[3] A. Delgadillo, C. González, F. Prieto, J. Villagómez y O. Acevedo,

«Fitorremediacion: una alternativa para eliminar la contaminación,» Tropical and

Subtropical Agroecosystems, vol. XIV, pp. 597-612, 2011.

[4] M. G. Valladares-Cisneros, C. Valerio Cárdenas, P. De la Cruz Burelo y R. M.

Melgoza Alemán, «Adsorbentes no-convencionales, alternativas sustentables para

el tratamiento de aguas residuales,» Revista Ingenierías Universidad de Medellín,

vol. 16, nº 31, pp. 55-73, 2017.

[5] NULLVALUE, « Quién contamina más en la industria,» el tiempo, Bogotá, 1996.

[6] S. K. Gunatilake, «Methods of removing heavy metals from industrial

wastewater,» Journal of Multidisciplinary Engineering Science Studies (JMESS), vol.

I, nº 1, pp. 12-18, 2015.

[7] D. I. Caviedes Rubio, R. A. Muñoz Calderón, A. Perdomo Gualtero, D. Rodríguez

Acosta y I. J. Sandoval Rojas, «Tratamientos para la remoción de metales pesados

comúnmente presentes en aguas residuales industriales. Una revisión,» Revista

Ingeniería y Región, vol. XIII, nº 1, pp. 73-90, 2015.

Page 49: Pistia Stratiotesbibliotecadigital.usbcali.edu.co/bitstream/10819/8253/1...diferentes técnicas de fitorremediación utilizadas para la descontaminación de sistemas acuáticos teniendo

[8] Y. Reyes, I. Vergara, O. Torres, M. Díaz y E. González, «Contaminación por

metales pesados: implicaciones en salud, ambiente y seguridad alimentaria,»

Revista Ingeniería, Investigación y Desarrollo, vol. XVI, nº 2, pp. 66-77, 2016.

[9] E. Soto, R. Miranda, C. Sosa y J. Loredo, «Optimización del proceso de remoción

de metales pesados de agua residual de la industria galvánica por precipitación

química,» Informacion Tecnologica, vol. XVII, nº 2, pp. 33-42, 2006.

[10] N. Mancera. R. Álvarez, «Estado del conocimiento de las concentraciones de

mercurio y otros metales pesados en peces dulceacuícolas de Colombia» Acta

Biológica Colombiana, vol. XI, nº 1, pp. 3-23, 2006.

[11] R. Camarillo Blas, «Repositorio RUIdeRA,» 2005. [En línea]. Available:

https://ruidera.uclm.es/xmlui/handle/10578/961. [Último acceso: 15 Febrero 2020].

[12] L. Agudelo, K. Macias y A. Suárez, «Fitorremediación: la alternativa para

absorber metales pesados de los biosolidos,» Revista Lasallista de Investigación,

vol. II, nº 1, pp. 57-60, 2005.

[13] S. Arias, F. Betancur, G. Gómez. J. Salazar y M. Hernández, «Fitorremediación

con humedales artificiales para el tratamiento de aguas residuales porcinas,»

Informador Técnico (Colombia), vol. LXXIV, pp. 12-22, 2010.

[14] J. Martelo y J. Lara, «Macrófitas flotantes en el tratamiento de aguas residuales:

una revisión del estado,» Ingeniería y Ciencia, vol. VIII, nº 15, pp. 221-243, 2012.

[15] N. Hanks, J. Caruso y P. Zhang, «assessing pistia stratiotes for

phytoremediation of silver nanoparticles and Ag (i) contaminated waters, » Journal

of Environmental Management, vol. CLXIV, pp. 41-45, 2015.

Page 50: Pistia Stratiotesbibliotecadigital.usbcali.edu.co/bitstream/10819/8253/1...diferentes técnicas de fitorremediación utilizadas para la descontaminación de sistemas acuáticos teniendo

[16] D. Caviedes, D. Delgado y A. Olaya, «Remoción de metales pesados

comúnmente generados por la actividad industrial, empleando macrófitas

neotropicales,» Revista Producción + Limpia, vol. XI, nº 2, pp. 126-149, 2016.

[17] Y. Barreto y J. Paredes, «Determinación del potencial de absorción de cobre en

solución acuosa de las especies Pistia Stratiotes y Eichhornia Crassipes,»

Investigación y Amazonía, vol. V, nº 1 y 2, pp. 9-14, 2015.

[18] D. A. Pozo Yovera, «Repositorio Digital Institucional,» 2016. [En línea].

Available: http://repositorio.ucv.edu.pe/handle/20.500.12692/4257. [Último acceso:

22 Octubre 2019].

[19] G. Torres, A. Navarro, J. Languasco, K. Campos y N. Cuizano, «Estudio

preliminar de la fitorremediación de cobre divalente mediante Pistia Stratioides

(lechuga de agua),» Latinoamericana de Recursos Naturales, vol. III, nº 1, pp. 13-

20, 2007.

[20] M. Meza, J. Marín, E. Benling, G. Colina, N. Rincón y C. Polo, «Bioabsorción

de Pb (ii) y Cr (iii) usando la planta acuática Pistia Stratioides,» Revista de la

Facultad de Ingeniería Universidad Central de Venezuela, vol. XXVIII, nº 3, pp. 19-

28, 2013.

[21] C. Aguayo Giron, «Biblioteca Digital,» 5 Junio 2015. [En línea]. Available:

https://repository.icesi.edu.co/biblioteca_digital/bitstream/10906/78790/1/TG01084.

pdf. [Último acceso: 20 Noviembre 2020].

[22] A. Dornelas, N. Brasil, F. Soares, A. Marques. A. Callegario y E. Souto,

«Biosorption of toxic metals by water lettuce (pistia stratiotes) biomass, » Water Air

Soil Pollution, vol. CCXXVIII, nº 4, pp. 156-228, 2017.

Page 51: Pistia Stratiotesbibliotecadigital.usbcali.edu.co/bitstream/10819/8253/1...diferentes técnicas de fitorremediación utilizadas para la descontaminación de sistemas acuáticos teniendo

[23] C. B. Gomez Rios, «Repositorio UNAP,» 2013. [En línea]. Available:

http://repositorio.unapiquitos.edu.pe/handle/UNAP/2949. [Último acceso: 22

Octubre 2019].

[24] L. Londoño, P. Londoño y F. Muñoz, «Los riesgos de los metales pesados en

la salud humana y animal,» Biotecnología en el Sector Agropecuario y

Agroindustrial, vol. XIV, nº 2, pp. 145-153, 2016.

[25] R. Núñez, Y. Meas, R. Ortega y E. Olguín, «Fitorremediación: fundamentos y

aplicaciones,» ciencias –Academia Mexicana de ciencias, vol. LV, nº 3, pp. 69-83,

2004.

[26] D. G. Guio Arteaga y J. D. Toscano Hernandez, «Repositorio UTADEO,» 2018.

[En línea]. Available: http://hdl.handle.net/20.500.12010/3417. [Último acceso: 9

Septiembre 2020].

[27] E. Núñez, N. Saboya y M. Cruz, « Fitorremediación mediante las especies

palustre y flotante, Zantedeschia aethiopica y Eichhornia Crassipes en el

tratamiento de aguas residuales domésticas en la zona de la región natural

Quechua-Cajamarca,» Revista de Investigación: Ciencia, Tecnología y Desarrollo,

vol. V, nº 2, pp. 46-63, 2019.

[28] M. Robles Pliego, «Repositorio INECOL,» 2013. [En línea]. Available:

https://inecol.repositorioinstitucional.mx/jspui/bitstream/1005/61/1/6576_2013-

10400.pdf. [Último acceso: 26 Septiembre 2020].

[29] P. Tripathi, R. Kumar, R. Gupta y colaboradores, « Pistia Stratiotes

(Jalkumbhi),» Pharmacognosy Reviews, vol. IV , nº 8, pp. 153-160, 2010.

[30] Congreso de la Republica de Colombia, Ley 99 de 1993, Bogotá.

Page 52: Pistia Stratiotesbibliotecadigital.usbcali.edu.co/bitstream/10819/8253/1...diferentes técnicas de fitorremediación utilizadas para la descontaminación de sistemas acuáticos teniendo

[31] Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, Resolución 1207 de 2014,

Bogotá.

[32] Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, Resolución 0631 de 2015,

Bogotá.

[33] J. K. Cordero Casallas, «Repositorio UNILIBRE,» Junio 2015. [En línea].

Available: https://repository.unilibre.edu.co/handle/10901/7958. [Último acceso: 25

Octubre 2020].

[34] M. J. Insuasty Manrique, «Repositorio UNAD,» 25 Octubre 2017. [En línea].

Available: https://repository.unad.edu.co/handle/10596/13548. [Último acceso: 10

Noviembre 2020].

[35] R. Hernandez Sampieri, C. Fernandez Collado y M. D. C. Baptista Lucio,

Metodologia de la Investigacion, Mexico: INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE

C.V., 2010.

[36] A. Duran Quiros, Enfermedades y otros problemas de las plantas:

Reconocimiento de campo, Costa Rica: Universidad de Costa Rica, 1998.

[37] V. Novita, S. Moersidik y C. Priadi, «Phytoremediation potential of Pistia

Stratiotes to reduce high concentration of copper (Cu) in acid mine drainage, » IOP

Conference Series: Earth and Environmental Science, vol. CCCLV, nº 1, 2019.

[38] N. A. Cuizano, U. F. Reyes, S. Domínguez, B. P. Llanos y A. E. Navarro,

«Relevancia del pH en la adsorción de iones metálicos mediante algas pardas,»

Revista de la Sociedad Química del Perú, vol. LXXVI, nº 2, pp. 123 -130, 2010.

[39] V. R. Poma Llantoy y A. C. Valderrama Negrón, «Estudio de los parámetros

fisicoquímicos para la fitorremediacion de cadmio (ii) y mercurio (ii) con la especie

Eichhornia Crassipes (Jacinto de agua),» Revista de la Sociedad Química del Perú,

vol. III, nº 80, pp. 164-173, 2014.

Page 53: Pistia Stratiotesbibliotecadigital.usbcali.edu.co/bitstream/10819/8253/1...diferentes técnicas de fitorremediación utilizadas para la descontaminación de sistemas acuáticos teniendo

[40] G. Torres, A. Navarro, J. Languasco, K. Campos y N. Cuizano, «Estudio

preliminar de la fitorremediación de cobre divalente mediante Pistia Stratioides

(lechuga de agua),» Latinoamericana de Recursos Naturales, vol. III, nº 1, pp. 13-

20, 2007.

[41] Division CIMCOOL, «¿Por qué es importante el Oxígeno Disuelto?,» Milacron

Mexicana Sales, S.A de C.V, Mexico, 2004.

[42] INVEMAR, «Informe de Actividades 2017,» Serie de Publicaciones Periódicas,

Santa Marta, 2018.