Estudio de la transferencia de mercurio en la interfase suelo-planta- atmósfera

Resumen

El mercurio ha tenido una gran variedad de usos a lo largo de la historia, y Almadén ha producido un tercio de todo el mercurio obtenido mediante minería en los últimos 2000 años. La elevada toxicidad de algunos de sus compuestos, y su capacidad para ser transferido entre diferentes compartimentos ambientales, incluso a grandes distancias, han supuesto la necesidad de que deje de ser utilizado, y han condicionado la necesidad de estudios científicos sobre su comportamiento. La presente Tesis se centra en las transferencias de este elemento entre suelo, aire y planta. En lo que respecta a la transferencia suelo-planta, se ha podido observar que la acumulación de elementos minerales en las plantas responde a modelos diferentes. Como dato de partida, y según datos publicados correspondientes a distintas localizaciones de la comarca de Almadén, se aprecian correlaciones significativas entre el contenido de Hg en suelo y contenido de Hg en hoja. Sin embargo, estudios posteriores parecían demostrar que la vía de incorporación atmosférica era la prioritaria en la acumulación de Hg en hoja. El mercurio del suelo se incorporaría a la atmósfera, y de ahí a las plantas. Para verificar esta hipótesis, se han realizado una serie de experimentos en condiciones controladas, tendentes a identificar de forma clara y unívoca la participación de la atmósfera en la incorporación del mercurio a las plantas a través de las hojas. Los primeros experimentos se realizaron con olivos y vides, que se regaron con aguas con distintas concentraciones de mercurio biodisponible (incluyendo aguas libres del elemento), y bajo diferentes condiciones de presencia de mercurio en la atmósfera, evitando, en lo posible, la emisión a la atmósfera del mercurio añadido al suelo. Los resultados han verificado que la captación de mercurio, tanto por el olivo como por la vid, se realiza casi exclusivamente por vía foliar frente a la posibilidad de captación radicular; en concreto, se ha podido observar que puede haber una cierta absorción radicular hacia el suelo, raíz y tronco de la planta, pero no llega ciertamente a translocarse hacia la hoja. También se comprobó que el mercurio que la planta había captado estaba en una forma orgánica, un dato coherente con la bibliografía más reciente de especiación de mercurio en tejidos vegetales. A continuación, se evaluó el carácter reversible o irreversible del proceso de captación, llevando a ambientes libres de mercurio atmosférico a las plantas que anteriormente habían captado el elemento. Se comprobó que una parte del mercurio captado por las hojas (~40%) podía volver a ser reemitido si las condiciones ambientales variaban, existiendo otra proporción que permanecía en las hojas, por lo que el proceso de adsorción de mercurio se mostraba reversible, pero no totalmente. La verificación final de la hipótesis se ha conseguido con experimentación en un sistema semicerrado, en el que parte de una planta se ha sometido a condiciones diversas de presencia o ausencia de mercurio atmosférico, con un riego sin presencia de mercurio. Los resultados han demostrado de forma inequívoca la existencia de intercambios de mercurio entre las hojas y la atmósfera, con captación y acumulación del elemento en presencia de mercurio, y desorción del mismo en su ausencia o en concentraciones bajas en el medio atmosférico. Los procesos de fotosíntesis de la planta y en partículas los ritmos diarios de conductancia estomática de las hojas se han revelado como los principales factores en el proceso de absorción, junto con otros factores secundarios como los niveles de mercurio gaseoso total y la humedad relativa. En los procesos de desorción, sin embargo, los factores principales son varios, entre ellos la conductancia estomática, temperatura, y la especiación de mercurio en el interior de la hoja. Los dos ciclos han mostrado ritmos muy distintos, siendo los procesos de absorción mucho más eficientes en términos de tasa de mercurio absorbido por unidad de tiempo, que los de desorción, lo que justifica la bioacumulación del metal en las hojas.