Fitoextracción y distribución elemental en Typha domingensis en el humedal natural Ciénega de Tamasopo

Abstract

RESUMEN. Los humedales representan una característica hidrológica única del paisaje, además son una fuente de abastecimiento de agua. Por lo cual, su calidad está directamente relacionada con la vida y la economía de sus pobladores. Además, la presencia de especies vegetales en los humedales permite la fitoextracción de ciertos elementos tóxicos que se encuentran en exceso en la columna de agua o en los sedimentos, por lo que es importante determinar su concentración en las plantas más abundantes presentes en dichos sitios. En este proyecto se eligió como sitio de estudio el humedal natural “Cienega de Tamasopo” en donde existe el crecimiento abundante de Typha sp. Para ello, primero se identificó taxonómicamente este especie encontrando se trata de la especie Typha domingensis. Por lo anterior, y con la finalidad de determinar la calidad de agua del humedal y el papel de las plantas en la fitoextracción de algunos elementos presentes, primero se realizaron análisis fisicoquímicos y microbiológicos en el agua de los manantiales del humedal natural, los cuales son la principal fuente de agua disponible para uso humano entre la población alrededor de este humedal. En la actualidad, no se ha reportado mayor información sobre los parámetros fisicoquímicos y biológicos de estos manantiales, por lo que se analizaron algunos de ellos in situ, como: temperatura, pH, sólidos totales disueltos y turbidez, en las muestras de agua de los manantiales (antes y después de la temporada de lluvias). Estos parámetros se compararon con legislaciones nacionales (Criterios Ecológicos de Calidad del Agua 1989, NOM-127-SSA-2000) e internacionales (Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos y Organización Mundial de la Salud) y se determinó si la calidad de agua de los manantiales es adecuada para el consumo humano. Los resultados mostraron que la temperatura en estos cuerpos de agua, oscilaba entre 22 y 25 ° C y el pH entre 7.2 y 8.2. Los valores de dureza total del agua variaron de 229 a 1030.67 mg /L de CaCO3, los sulfatos (SO42-) de 28.74 a 302.30 mg/L, y los nitratos (NO3) de 0.21 a 1.01 mg/L. Debido a que la dureza total y la concentración de sulfatos excedieron los límites máximos permitidos estipulados en las regulaciones (antes de la temporada de lluvias), se sugiere llevar a cabo un cabo un monitoreo frecuente en estos manantiales, para poder garantizar su calidad y definir el tipo de uso. Por otra parte, para evaluar la fitoextracción de los elementos por parte de las plantas de Typha domingensis presentes en el interior del humedal, se recolectaron plantas adultas de esta especie vegetal en cinco sitios de muestreo. Las plantas se midieron, se seccionaron en raíz, tallo y hoja y se sometieron a un proceso de secado y pulverización para su posterior digestión ácida. Del material vegetal pulverizado, se realizó una digestión ácida con HNO3/HCL 7:1 v/v asistida por microondas. Una vez digerido el material vegetal y los sedimentos, se realizó un barrido de elementos por ICP-MS, los resultados muestran que Typha domingensis acumula Fe>Mn>Ni>Zn>As>Pb>Se>Cd en las raíces mientras que la concentración en los sedimentos es Fe>Mn>Zn>Ni>Pb>As>Se>Cd. Además, con la finalidad de realizar un mapeo de la distribución elemental en T. dominguensis recolectadas en campo para la identificación taxonómica en mayo del 2019, se tomó una sección de raíz, hojas y semillas de la inflorescencia (frescas) en un tubo Falcon de 50 mL, y éstas fueron transportadas con el permiso de importación P-2019-02648 de la Agencia de Inspección de Alimentos de Canadá al Canadian Light Source en Saskatoon, Sasketchewan, Canadá para el análisis por μ-XRF usando luz sincrotrón en la línea VESPERS el cual se usó para investigar la distribución de los macronutrientes (Ca, K, S y P) y los micronutrientes (Cu, Fe, Mn, Zn y Cl) en raíz, hoja y semilla de Typha domingensis del humedal natural Ciénega de Tamasopo.

ABSTRACT. Wetlands represent a unique hydrological feature of the landscape, as well as being a source of water supply. Therefore, its quality is directly related to the life and economy of the inhabitants of its surroundings. The purpose of this work was to evaluate the water quality of the springs of the natural wetland "Ciénega de Tamasopo", which are the main source of water available for human use among the population living near this wetland. The physicochemical and biological parameters of these springs have not been recently reported. Some in situ parameters (temperature, pH, total dissolved solids, and turbidity) were analyzed in the water samples from the springs before and after the rainy season. These parameters were compared with national (Ecological Criteria for Water Quality 1989, NOM-127-SSA-2000) and international (Agency for Environmental Protection and World Health Organization) legislations to assess whether the quality of the water in these springs is suitable for human consumption. The results showed that the temperature in the springs oscillates between 22 and 25 ° C and the pH varies between 7.2 and 8.2. The total water hardness values ranged from 229 to 1030.67 mg/L CaCO3, from 28.74 to 302.30 mg/L sulfates (SO42-), and from 0.21 to 1.01 mg/L nitrates (NO3). The total hardness and sulfate concentration exceeded the maximum permitted limits stipulated in the regulations (before the rainy season), it is suggested to carry out frequent monitoring in these springs, in order to guarantee their quality and define the type of use. On the other hand, to evaluate the phytoextraction of the elements by the Typha domingensis plants present inside the wetland, adult plants of this plant species were collected at five sampling sites. Plants were measured, sectioned into roots, stems and leaves and subjected to a drying and spraying process for subsequent acid digestion. From the pulverized plant material, an acid digestion was performed with microwave assisted HNO3 / HCL 7: 1 v/v. Once the plant material and sediments had been digested, an element sweep was carried out by ICP-MS, the results show that Typha domingensis accumulates Fe> Mn> Ni> Zn> As> Pb> Se> Cd in the roots while the concentration in the sediments it is Fe> Mn> Zn> Ni> Pb> As> Se> Cd. In addition, the content of different chemical elements in the plants present inside the wetland was determined. Fresh root, leaf, and seeds of Typha domingensis were collected from the study site. These samples were analyzed with synchrotron light at the Canadian Light Source in Saskatoon, Sasketchewan, Canada. The analysis with μ-XRF using synchrotron light in the VESPERS line was used to investigate the distribution of macronutrients (Ca, K, S, and P) and micronutrients (Cu, Fe, Mn, Zn, and Cl) in root, leaf, and seeds of Typha domingensis collected in the “Ciénega de Tamasopo” natural wetland. The results showed that these elements were absorbed and accumulated in the different tissues of the plant. This suggests that processes of absorption, distribution, and accumulation of these elements occurred in various plant tissues.