CONTAMINACIONDELSUELOPORMETALESPESADOS

Vista previa del material en texto

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/236954595
Introducción al estudio de la contaminación del suelo por metales pesados.
Book · January 1999
CITATIONS
35
READS
10,365
1 author:
Francisco Bautista
Universidad Nacional Autónoma de México
333 PUBLICATIONS   3,170 CITATIONS   
SEE PROFILE
All content following this page was uploaded by Francisco Bautista on 30 November 2015.
The user has requested enhancement of the downloaded file.
https://www.researchgate.net/publication/236954595_Introduccion_al_estudio_de_la_contaminacion_del_suelo_por_metales_pesados?enrichId=rgreq-e79453306e158e34593b5354b1e4c8ce-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzIzNjk1NDU5NTtBUzozMDE0NzMxOTY5ODYzNjhAMTQ0ODg4ODIxOTYwNw%3D%3D&el=1_x_2&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/publication/236954595_Introduccion_al_estudio_de_la_contaminacion_del_suelo_por_metales_pesados?enrichId=rgreq-e79453306e158e34593b5354b1e4c8ce-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzIzNjk1NDU5NTtBUzozMDE0NzMxOTY5ODYzNjhAMTQ0ODg4ODIxOTYwNw%3D%3D&el=1_x_3&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/?enrichId=rgreq-e79453306e158e34593b5354b1e4c8ce-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzIzNjk1NDU5NTtBUzozMDE0NzMxOTY5ODYzNjhAMTQ0ODg4ODIxOTYwNw%3D%3D&el=1_x_1&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/profile/Francisco-Bautista-2?enrichId=rgreq-e79453306e158e34593b5354b1e4c8ce-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzIzNjk1NDU5NTtBUzozMDE0NzMxOTY5ODYzNjhAMTQ0ODg4ODIxOTYwNw%3D%3D&el=1_x_4&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/profile/Francisco-Bautista-2?enrichId=rgreq-e79453306e158e34593b5354b1e4c8ce-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzIzNjk1NDU5NTtBUzozMDE0NzMxOTY5ODYzNjhAMTQ0ODg4ODIxOTYwNw%3D%3D&el=1_x_5&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/institution/Universidad_Nacional_Autonoma_de_Mexico?enrichId=rgreq-e79453306e158e34593b5354b1e4c8ce-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzIzNjk1NDU5NTtBUzozMDE0NzMxOTY5ODYzNjhAMTQ0ODg4ODIxOTYwNw%3D%3D&el=1_x_6&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/profile/Francisco-Bautista-2?enrichId=rgreq-e79453306e158e34593b5354b1e4c8ce-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzIzNjk1NDU5NTtBUzozMDE0NzMxOTY5ODYzNjhAMTQ0ODg4ODIxOTYwNw%3D%3D&el=1_x_7&_esc=publicationCoverPdf
https://www.researchgate.net/profile/Francisco-Bautista-2?enrichId=rgreq-e79453306e158e34593b5354b1e4c8ce-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzIzNjk1NDU5NTtBUzozMDE0NzMxOTY5ODYzNjhAMTQ0ODg4ODIxOTYwNw%3D%3D&el=1_x_10&_esc=publicationCoverPdf
 
 
1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LA CONTAMINACION 
DEL SUELO POR METALES PESADOS 
 
Francisco Bautista Zúñiga 
Departamento de Manejo y Conservación de Recursos Naturales Tropicales, 
FMVZ, UADY 
 
Ediciones de la Universidad Autónoma de Yucatán 
1999 
 
 
 
2 
 
Prólogo 
Los países en desarrollo como México, aun no presentan fuertes problemas de 
contaminación por metales pesados como ocurre en los países industrializados; 
sin embargo, es claro que se avanza en el desarrollo y con ello en la utilización 
de múltiples sustancias de tipo orgánico e inorgánico que al ser desechadas 
pueden llegar a convertirse en problemas de contaminación. La excepción a la 
regla son los desechos mineros que contienen grandes cantidades de metales 
pesados que son expuestos al ambiente y se constituyen en graves problemas 
de contaminación. 
En México, son pocas las universidades que cuentan con programas de 
formación de recursos humanos orientados a la solución de los problemas de 
contaminación. En la mayoría, se tocan de manera aislada, algunos tópicos de 
contaminación ambiental en carreras como: ingeniería civil, ingeniería química, 
química, biología, agronomía, etc. 
La literatura sobre contaminación ambiental se encuentra enfocada la 
contaminación del aire y agua, encontrándose escasa información bibliográfica 
en castellano sobre la contaminación del suelo. 
El presente trabajo pretende servir de apoyo a los profesionales interesados en 
la contaminación por metales pesados, sean biólogos, químicos, agrónomos, 
ingenieros o de alguna otra profesión. Se pretende que la presente obra sirva de 
base a los profesionales que trabajan en la solución de problemas de 
contaminación; por lo que cuenta con citas de las obras más importantes a nivel 
mundial sobre el tema. 
Contiene: definiciones de la nomenclatura de mayor uso; una breve descripción 
de las fuentes de los metales pesados; los factores internos y externos que 
intervienen en su acumulación y dispersión en el ambiente; información concisa 
sobre las especies químicas de cada metal; los mecanismos de absorción 
vegetal de los metales pesados; las bases teóricas de la metodología de análisis 
de los metales pesados; una propuesta de estrategia de estudio y análisis de los 
metales pesados que permitan abordar los problemas de contaminación de 
manera clara, directa y económica sin riesgo de perderse en la interpretación de 
los datos; y se concluye con un listado de las técnicas de restauración de suelos 
contaminados por metales pesados. 
AGRADECIMIENTOS 
A la M en C. Margarita Gutiérrez, M en C. Irene Sommer, Dra. Luisa Flores y M 
en C. Miguel Castillo por la revisión del manuscrito. Al Biól. Héctor Estrada por el 
apoyo técnico en la realización de las figuras. A la QFB. Ana María Rocha, por 
la revisión bibliográfica. 
DEDICATORIA 
A la memoria de Tere 
A mis Antonios (padre e hijos) 
 
 
3 
 
 
CONTENIDO 
 
I. Introducción 1 
II. Las fuentes de metales pesados 13 
III. Acumulación y dispersión de los metales pesados 23 
IV. Absorción vegetal 31 
V. Formas químicas de algunos metales pesados en el suelo 35 
VI. Análisis químico 41 
VII. Estrategia de estudio 50 
VIII. Técnicas de restauración de suelos contaminados 54 
IX. Referencias 57 
 
 
 
 
 
4 
 
I INTRODUCCIÓN 
La contaminación del ambiente 
El término contaminación se refiere a la introducción o incremento anormal de 
sustancias que pueden ejercer un efecto dañino sobre los organismos en los 
ecosistemas. A veces, la contaminación es de origen natural, pero, en general, 
está relacionada con la actividad del hombre que en su búsqueda de 
supervivencia y bienestar dispersa sustancias agresivas, algunas de las cuales 
pueden ser transformadas por los organismos vivos (biodegradables) y otras que 
son persistentes (no biodegradables). 
Esto es importante resaltarlo, por que las sustancias naturales, pueden 
ocasionar daños ecológicos importantes; sin embargo, a corto plazo serán 
degradadas; mientras que cuando las sustancias son sintéticas, estas por no 
ser biodegradables, ingresarán en las redes tróficas y a lo largo de los niveles 
tróficos se incrementará la concentración de la sustancia. 
Para la década de los 80's se reconocían alrededor de 63,000 sustancias 
sintéticas de uso común, con un incremento anual de entre 1,000 y 2,000. De 
ellas solamente 2,000 eran conocidas toxicológicamente (Albert y Molina, 1985). 
Esto indica que en la actualidad se usa una gran cantidad de sustancias 
sintéticas de las que no se conocen los problemas que puedan ocasionar en la 
salud de la población humana y mucho menos en el daño a los ecosistemas. 
La contaminación ambiental puede estudiarse para su “remediación”, atendiendo 
tres elementos de los ecosistemas: agua, aire y suelo. Los contaminantes 
pueden generarse o depositarse en cualquiera de los tres elementos y moverse 
de un elemento a otro hasta llegar a la biota, que es el elemento en el que 
ocasionan los daños y por los que ingresan a las redes tróficas. 
En el aire el tiempo de residencia de los contaminantes es bajo, de algunos 
minutos a algunos días, de manera muy general, el daño a los organismos se 
puede clasificar de bajo a medio, con una alta uniformidad de la dispersión del 
contaminante (Cuadro I-1). 
En el agua los contaminantes tienen un tiempo de residencia medio, un daño a 
los organismos considerado alto y una uniformidad de la dispersión media.En 
este elemento es importante el daño a los organismos, debido a que la mayoría 
ingiere los contaminantes por esta vía (Cuadro I-1). 
En el suelo el tiempo de residencia de los contaminantes suele ser alto y 
generalmente los contaminantes tanto del aire como del agua llegan a él. El 
daño a los organismos suele ser de medio a alto, considerándolo medio para los 
animales y alto para las plantas y la uniformidad de la dispersión es de baja a 
muy baja ya que a menudo la contaminación es puntual (Cuadro I-2). 
La contaminación del aire y del agua es la más evidente y por lo mismo la que 
más preocupa, por lo que es la más estudiada. Esto se debe a que, en el agua y 
aire, la uniformidad de la dispersión es mayor que en el suelo, mientras que en 
el suelo no es evidente. 
 
 
5 
Cuadro I-1.- Comportamiento de los contaminantes en el aire, 
agua y suelo 
Elemento Tiempo de 
residencia 
 Uniformidad de la 
dispersión 
 Daño a organismos 
Aire bajo alta bajo a medio 
Agua medio media alto 
Suelo alto baja medio a alto 
 (Moriarty, 1990). 
En la actualidad, se ha desarrollado tecnología para disminuir y controlar la 
contaminación tanto del aire como del agua. Sin embargo, los estudios sobre la 
remediación, prevención y control de la contaminación del suelo son aún muy 
escasos en comparación con los del agua y aire. 
Se debe aprovechar que el suelo es un sistema en el cual se encuentran varios 
elementos (arcillas, microorganismos, etc.) y que se presentan procesos 
(oxidación, reducción, hidrólisis, precipitación, adsorción, absorción, quelación, 
etc.) que pueden ayudar a eliminar algunos contaminantes del ambiente que son 
dañinos en otros elementos como el aire y agua (Bautista, 1993 a). 
En el Cuadro I-2 se observan algunos elementos contaminantes y sus posibles 
efectos en el agua y en el suelo, si bien, es demasiado general, sirve para 
ejemplificar algunas de las bondades de los suelos en cuanto a los efectos de 
los contaminantes. De hecho, el suelo puede considerarse como un gran reactor 
natural en el cual pueden ser “tratados” los compuestos orgánicos y precipitados 
y/o ad-absorbidos otros contaminantes (Bautista et al, 1995). 
Las sales en el agua no ocasionan efectos negativos a menos de que se 
descarguen grandes cantidades de ellas a los cuerpos de agua dulce. Sin 
embargo, en los suelos, pequeñas cantidades (0.02 eq/L, del extracto de la 
pasta de saturación) ocasionan grandes daños a la biota (Aguirre, 1993; 
Bautista, 1993 b). 
Los fertilizantes nitrogenados, fosfatados y potásicos (NPK) tan usados en los 
suelos agrícolas, benefician enormemente su fertilidad y por lo tanto la 
producción de cultivos, pero al llegar a los cuerpos de agua, propician la 
eutroficación, cambiando la población de sus organismos y generando 
problemas de acumulación de materia orgánica (eutroficación) que los lleva a 
convertirse en pantanos. 
Los metales pesados en los organismos ocasionan problemas de toxicidad 
(capacidad intrínseca de causar daño, incluyendo los efectos potencialmente 
carcinogénicos, mutagénicos y teratogénicos), al reaccionar con los átomos de 
azufre presentes en las proteínas, con lo que se produce una desactivación 
enzimática, también, por reemplazo de otros cationes esenciales en la estructura 
de las biomoléculas, además de ser bioacumulables (Boudo y Riveyre, 1989). 
 
 
 
6 
 
Cuadro I-2. Comparación de los efectos de algunos 
contaminantes en el agua y el suelo. 
Agua Contaminante Suelo 
-- sales X 
X fertilizantes B 
X metales pesados ? 
X plaguicidas X- 
X acidez (pH) - 
X lodos residuales ? B 
X hidrocarburos X 
X= dañino, B= benéfico, - = sin efecto y ?= que puede ser dañino o benéfico 
dependiendo de las condiciones en las que se presente. 
Los metales pesados en los suelos interactuan con las arcillas, los oxi-
hidróxidos, con la materia orgánica (polisacáridos, carbohidratos, aminoácidos, 
ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, etc.), carbonatos, sulfatos y demás con los que 
se presentan procesos de adsorción, sustitución isomórfica, quelación, 
precipitación, oxidación, reducción, etc. que dependiendo de las propiedades 
particulares del suelo, pueden ser benéficos, dañinos o no presentar efecto. 
Los plaguicidas tanto en el agua como en el suelo son dañinos. En el suelo, en 
algunos casos el daño puede ser menor debido a su interacción con la materia 
orgánica edáfica (del suelo), esta logra desactivar y/o cambiar la estructura del 
plaguicida con lo que se convierte en biodegradable (Schnitzer y Khan, 1978). 
Los cambios de pH en el agua son dañinos, mientras que en el suelo no se 
presentan debido al poder amortiguador de los coloides del suelo (arcillas y 
humus). 
Los lodos residuales propician eutroficación en los cuerpos de agua y, en el 
suelo, por la cantidad de material orgánico son benéficos; sin embargo, deben 
tomarse en cuenta las cantidades de metales pesados y demás constituyentes, 
para realizar una evaluación de sus posibles efectos. 
Los hidrocarburos en el agua son muy dañinos aún en concentraciones muy 
bajas, menores de 0.1 microgramos/gramo, retarda la división celular y el 
crecimiento del plancton. En concentraciones de 1.0 microgramos/gramo, 
aumenta la mortalidad de peces y especies acuáticas mayores, al impedir el 
intercambio de gases, (Viveros, 1985). 
En el suelo, bajas cantidades de hidrocarburos propician un crecimiento de la 
actividad microbiológica y vegetal, por lo que se genera una mayor producción 
de sustancias húmicas que benefician enormemente al suelo, pero en altas 
concentraciones se observa una drástica reducción de la biota en general. Sin 
embargo, a medida que pasa el tiempo, se incrementa la actividad microbiana, 
especialmente de los organismos que descomponen a los hidrocarburos, lo que 
 
 
7 
como consecuencia ocasiona un aumento en la materia orgánica y del nitrógeno 
total en el suelo (McGill, 1985). 
De los ejemplos arriba mencionados, se deduce que el término “contaminante” 
depende de su especie química y del nivel de toxicidad, que a su vez se 
encuentra relacionada con la cantidad, ya que varios compuestos son 
considerados contaminantes en función de su concentración. 
El suelo 
Para un edafólogo - el estudioso del suelo -, se define como un sistema abierto 
que presenta intercambios de materia y energía con el medio, en donde se 
desarrollan diversos procesos físicos, químicos y biológicos, responsables de su 
morfología (forma) y propiedades. El suelo es un cuerpo natural, y dinámico que 
cambia con el tiempo y el espacio. Es soporte de una gran variedad de 
organismos, entre ellos la vegetación, característica relevante pues de ella 
dependen las actividades agrícolas, fuente de alimento para la humanidad. 
A nivel del globo terrestre, así como existe una capa de agua llamada hidrosfera, 
otras como litosfera, atmósfera y aún la biosfera, puede decirse que el suelo 
constituye una capa denominada “edafósfera” (Figura I-1). Esta capa puede 
considerarse como una geomembrana que permite el intercambio de materia y 
energía entre la litosfera y la atmósfera, sirviendo de protección a la primera ante 
los efectos climáticos (Arnold et al, 1990). 
Composición 
El suelo está constituido de tres fases que se corresponden con los estados 
físicos de la materia, es decir, sólida, líquida y gaseosa. 
La presencia y cantidad de los componentes de la fase sólida dependen de los 
proceso edafogénicos. La fase sólida puede dividirse en orgánica e inorgánica 
(Figura I-2). La orgánica es la parte del suelo menos conocida y estudiada 
debido a la complejidad de sus componentes y a la escasa metodología 
estandarizada. La parte biológica de la fase sólida del suelo, a nivel de fauna, 
recientemente ha sido reconocida como importante en la fertilidad de los suelos 
tropicales y comienzan a realizarse estudios en ese sentido (Lavelle et al, 1994). 
De la misma manera, los procesos ocurridos en la rizosfera recientemente se 
han estudiado con mayordetalle (Ferrera et al, 1995). Sin embargo, falta mucho 
por conocer sobre el papel de los microorganismos, meso y macrofauna, así 
como del papel de la rizosfera en la calidad del suelo. 
La parte inorgánica del suelo es la más conocida y estudiada, además 
actualmente se cuenta con equipos de análisis tecnológicamente más 
sofisticados que permiten realizar estudios más complejos de los componentes 
de esta fase, dos ejemplos son: la utilización de los espectrometros de masas 
con los cuales se pueden cuantificar cantidades muy pequeñas de isótopos 
estables (por lo tanto no radiactivos) de C y N que permiten conocer la dinámica 
de la materia orgánica del suelo a causa de la sustitución de una cubierta 
vegetal; y los espectrofotómetros de absorción atómica con horno de grafito que 
Eliminado: L SUELO
 
 
8 
 
permiten cuantificar partes por billón de diversos elementos, metales pesados 
entre ellos. 
La fase líquida corresponde al agua del suelo y se compone principalmente de 
agua con iones y gases en disolución, es crucial en la vida de los organismos, 
especialmente en las plantas, ya que es el medio por el cual absorben sus 
nutrimentos. Mediante ella se presentan los flujos de materia y energía entre las 
capas u horizontes. Es por este medio que grandes cantidades de suelo llegan 
al mar, ríos, lagos, lagunas y presas (erosión). 
 
Figura I-1. El suelo como una capa del globo terrestre, la edafósfera. 
 
 
9 
La fase gaseosa incluye O2, CO2, CH4 , N2, entre otros. La composición de esta 
fase determina el tipo de microorganismos que habitarán el suelo, los cuales se 
encargarán, entre otras cosas, de la descomposición de la hojarasca. Las altas 
concentraciones de O2 permitirán la existencia de microorganismos aerobios, 
por el contrario, cuando las concentraciones de O2 son bajas, serán los 
microorganismos anaerobios los encargados de la descomposición. Las 
condiciones aerobias influyen en el crecimiento de las plantas, debido a que las 
plantas también respiran por las raíces. 
Las fases líquida y gaseosa, ocupan los espacios vacíos que existen entre las 
partículas de la fase sólida, dichos espacios, también son llamados poros, estos 
pueden ser grandes (macroporos) o pequeños (microporos). En los microporos 
se retiene el agua y en los macroporos, generalmente, se encuentran gases. 
Cuando el suelo se encuentra seco, la fase líquida no existe y es la fase 
gaseosa la que ocupa los poros. Por el contrario, cuando el suelo se encuentra 
sumamente mojado, la fase líquida ocupa los espacios vacíos eliminando a la 
fase gaseosa. En ocasiones, el agua solamente ocupa los microporos, dejando 
con gases los macroporos, este estado de humedad es llamado “capacidad de 
campo”, estado “ideal” para el crecimiento de los cultivos. 
 
Figura I-2. Componentes de la fase sólida del suelo 
 
 
10
 
Formación 
Los suelos se originan de manera natural por la combinación de cinco factores 
denominados “formadores de suelo”: roca, clima, organismos, relieve y tiempo. 
Estos factores originan o producen a su vez procesos que le dan forma al suelo. 
Los procesos formadores de suelo pueden agruparse en cuatro tipos que son: 
de adición, pérdida, translocación y transformación. El aporte de hojarasca y 
sedimentos son dos claros ejemplos de un proceso aditivo, así como el lavado y 
la volatilización (transformación de un compuesto orgánico a gas) lo son de 
pérdida. La translocación consiste en el movimiento ascendente o descendente 
de materiales a lo largo del perfil. La transformación, involucra el desarrollo de 
reacciones (oxidación, reducción, hidratación etc.) que son de especial 
importancia en la dinámica y disponibilidad de los nutrimentos. La formación de 
coloides orgánicos (humificación) es un ejemplo. 
La formación de suelo es un proceso largo que dura de cientos a miles de años, 
por lo que este recurso debe considerarse como no renovable. Baste citar que 
para la formación de un centímetro de suelo denominado molisol, tendrán que 
pasar 12 años y para el llamado oxisol, alrededor de 750 años (Cuadro I-3). 
 
Cuadro I-3. Tiempo de formación de tres suelos de diferente clima (Zinck, 1990) 
Suelo (tipo de clima) Profundidad 
(cm) 
Años Tasa (años/cm) 
Molisol (templado) 33 400 12 
Alfisol (intertropical) 100 4,000 40 
Oxisol (tropical) 100 75,000 750 
 
El grado de desarrollo de un suelo es el producto de la interacción de los 
factores formadores de suelo arriba mencionados. De modo que cuando un 
factor domina, se refleja en la morfología del suelo de manera muy clara. Por 
ejemplo, los suelos de pie de monte o de la partes planas son, generalmente, 
más profundos que los de las partes altas, debido al efecto del relieve. 
En el caso de la roca, es el factor que determina la textura y una gran cantidad 
de propiedades químicas, en el caso de que el suelo no sea producto de la 
erosión de las partes altas. Un ejemplo de suelo en los que la roca es un factor 
preponderante, se encuentra en la Península de Yucatán, donde la roca 
calcárea forma, al descomponerse, CO2 (92% o más) por lo que solo una 
pequeña parte pasa a formar parte de la edafósfera, motivo por el cual los 
suelos son someros. 
La relación organismos-suelo se presenta en ambas direcciones, es decir, es 
cierto que el suelo determina la distribución de los organismos, pero también, los 
organismos influyen en la calidad del suelo. 
Las plantas modifican la calidad del suelo por la realización de varios procesos, 
entre ellos, destaca la absorción de nutrimentos y su posterior acumulación en la 
superficie del suelo y en la parte baja del perfil. La forma de vida de las plantas 
 
 
11
tiene gran importancia en la cantidad y calidad de la hojarasca que “nutrirá” al 
suelo, así como su fenología en el ciclo de nutrimentos. 
Las plantas modifican el microclima, generalmente disminuyen los efectos 
adversos para la fauna del suelo, lo cual repercute el tamaño y distribución de 
sus poblaciones, a su vez, la fauna y microflora del suelo contribuyen a mejorar 
la calidad del suelo, por muy diversas causas entre las cuales tenemos: 
formación de galerías que mejoran la infiltración; mejoramiento de la estructura; 
liberación paulatina de nutrimentos vía descomposición de la hojarasca; 
intemperismo de los minerales del suelo; y otros. 
La temperatura y la precipitación son los dos componentes más importantes del 
clima. La temperatura ejerce una influencia marcada en el tipo y cantidad de 
vegetación presente en un sitio y, en consecuencia, sobre el tipo y calidad de la 
materia orgánica (Buol et al, 1991). Además, la temperatura es uno de los 
factores que determinan el tipo y la rapidez de las reacciones en las que 
participa el agua (Buol et al, 1991), por ejemplo, la descomposición de la materia 
orgánica se acelera (al doble) por cada aumento de 10°C. 
Con respecto a la precipitación, la cantidad de agua de lluvia influye en la acidez 
del suelo, a mayor precipitación, mayor acidez. De la misma manera, el 
contenido de nitrógeno en el suelo aumenta con la precipitación y lo mismo 
ocurre con las arcillas. Por el contrario, a mayor precipitación menores 
cantidades de bases intercambiables. De lo anterior se deduce que altas 
temperaturas combinadas con altas precipitaciones producirán suelos muy 
intemperizados en los que los procesos de reciclaje de nutrimentos y 
meteorización (desintegración o intemperismo) de la roca son más intensos que 
en climas templados o fríos. 
Elemento de los ecosistemas 
El suelo es uno de los factores que limitan el crecimiento y distribución de las 
plantas, en él se inicia y termina la cadena alimentaria: las plantas toman de ahí 
varios nutrimentos, los herbívoros necesitan de las plantas para vivir, en tanto 
que los consumidores secundarios, los carnívoros, requieren de los herbívoros 
para su subsistencia. Cuando plantas, herbívoros y carnívoros mueren los 
desintegradores los descomponen y se reciclan los nutrimentos. Si se cortala 
base de la cadena, se altera fuerte e irremediablemente al ecosistema. Por ello 
resulta un tanto incomprensible, que se tenga tanta atención a las especies de 
animales y plantas en peligro de extinción y muy poca a los suelos degradados o 
alterados “en peligro de extinción”, ya que al ser dañados, influirán 
negativamente en el desarrollo de las poblaciones de todos los organismos 
terrestres. 
 
 
12
 
El estudio del suelo 
Comienza por la descripción del perfil (el perfil es una cara del corte de un 
suelo), en él pueden apreciarse los horizontes (capas aproximadamente 
paralelas a la superficie con diferente composición). Estos horizontes se generan 
por los procesos edáficos, que a su vez son generados por los factores 
formadores del suelo (Figura I-3). 
Las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo son producto de los 
procesos edafogénicos. Algunas de ellas como el color, profundidad, estructura 
(forma, tamaño y estabilidad de los agregados o terrones), raíces, galerías, 
porosidad y retención de agua y otras pueden reconocerse en el campo (Siebe 
et al, 1996), pero otras solamente pueden conocerse a través de análisis de 
laboratorio de muy diversos tipos (físicos, químicos, biológicos, mineralógicos, 
micromorfológicos, etc.). Dichas propiedades, en conjunto, nos dan indicios de 
los procesos formadores que con mayor intensidad se presentan en el suelo. 
Una vez identificados éstos procesos, los suelos se clasifican de acuerdo con 
ellos. 
Esta información debe ser la base del manejo de este elemento del ecosistema, 
así como de la producción, llámese agrícola y/o pecuaria. También puede 
utilizarse para controlar los problemas de contaminación; entender la distribución 
de los organismos (animales y vegetales); e identificar otros procesos ecológicos 
de los ecosistemas terrestres naturales y perturbados. Es por ello que el suelo 
que pisamos es de suma importancia en el manejo y conservación de los 
recursos naturales. 
 
Figura I-3. Perfil de suelo, mostrando los tipos principales de horizontes. 
Modificado de Vázquez (1993). 
 
 
 
 
 
13
Los metales pesados 
Como se mencionó anterior mente, el suelo puede describirse como un sistema 
abierto y dinámico, compuesto por tres fases: sólida (orgánica e inorgánica) 
líquida y gaseosa. La fase sólida está formada, principalmente por minerales 
complejos, óxidos, sales y materia orgánica en diferentes etapas de 
descomposición. Los espacios libres están ocupados por gases, de diversa 
composición y en parte por la fase líquida. Esta, también llamada solución del 
suelo, que está compuesta por iones disueltos procedentes de las otras fases, 
es la más activa y conforma un subsistema dinámico en el que se llevan a cabo, 
entre otras, reacciones de formación de complejos solubles, oxidación-
reducción, adsorción y precipitación-disolución. Al resultado neto de todas estas 
reacciones, se le puede visualizar como una telaraña de interrelaciones 
químicas, controladas por flujos variables de materia y energía procedentes de 
la atmósfera, hidrosfera y biosfera (Sposito 1983). 
En condiciones normales, la mayoría de los compuestos de los metales 
potencialmente tóxicos, se encuentran en cantidades fijadas por consideraciones 
de orden geológico y en formas químicas muy insolubles, por lo tanto, no 
representan un peligro para la biota. 
No obstante, como consecuencia de las diversas actividades humanas, 
principalmente la industrial, esta situación ha cambiado radicalmente. Se han 
acumulado en los suelos, diversos compuestos de estos elementos, en grandes 
cantidades y/o en formas solubles, rompiendo el equilibrio natural y causando la 
contaminación de acuíferos y en ocasiones, la introducción de estos elementos 
en la red trófica. Particularmente importantes en este sentido son los llamados 
metales pesados. 
Cuando se menciona el término metal pesado, algunas personas lo interpretan 
como elemento tóxico, lo cual es incorrecto, pues no todos los metales pesados 
son tóxicos ni todos los elementos tóxicos son metales pesados, por lo que es 
conveniente aclarar algunos términos. 
De manera general los elementos se pueden clasificar en metales y no metales, 
a su vez los metales se separan en transicionales, alcalinos y alcalinotérreos. A 
menudo, encontramos términos como: 
• "Metal vestigio" que se refiere a los elementos metálicos que se encuentran 
en la solución del suelo en concentraciones menores de 1 mol/m3 o a los 
elementos que tienen concentraciones menores a los 100 mg/kg de la fase 
sólida del suelo. También pueden llamarse así a los metales de la clase "B" 
de la tabla periódica. Los metales vestigio no son necesariamente peligrosos, 
algunos de ellos son esenciales para vegetales y/o animales. 
• "Elementos esenciales" son aquellos que se requieren para la vida de las 
plantas, sin ellos no se completa el ciclo vital. Debe considerarse que no 
todos los elementos esenciales para las plantas lo son también para otros 
organismos y que existen otros elementos que son esenciales para otros 
 
 
14
 
organismos que no lo son para las plantas. Por ejemplo el Br es considerado 
esencial en algunas algas; el Co es esencia en animales y no en plantas; el 
Cr es esencial en animales pero no en plantas; el F es esencial en animales y 
no en plantas; etc. (Markert, 1994) 
Además los elementos que hasta ahora se conocen como esenciales pueden 
cambiar con el desarrollo de nuevas técnicas de detección. 
• "Elemento traza" no es recomendable utilizar este término, pues 
corresponde a una traducción literal del inglés. En español traza significa guía 
y en química se utiliza para nombrar a los elementos radioactivos utilizados 
para conocer la ruta que algún elemento sigue en determinado procesos, por 
ejemplo 15N o 14C que no son metales. 
• "Metal pesado" es utilizado en el caso de los metales que tienen una 
densidad mayor o igual a 6 g/cm3 ( Cuadro I-4). Barceló y Poschenrieder 
(1992) utilizan como índice un valor de densidad de 5 g/cm3. 
• "Elemento pesado", es utilizado por Fergusson (1990) para referirse a 
elementos tóxicos a humanos, que son ampliamente usados en la industria, 
son relativamente muy abundantes y ocasionan graves perturbaciones a los 
ciclos biogeoquímicos (Pb, As, Se, Cd, Hg, Sb, Tl, In, Bi y Te). 
• "Elemento potencialmente tóxico" es un término general que incluye a 
todos aquellos elementos (metales pesados, esenciales y vestigio, etc.) que 
debido a sus características y/o cantidades pudieran ser tóxicos par la biota. 
La toxicidad de los elementos en gran medida depende de la dosis o cantidades 
de las que se traten, ya que existen elementos esenciales que en grandes dosis 
son tóxicos. 
En este texto utilizaremos el término metal pesado considerando la definición 
antes mencionada e incorporando elementos que no son metales como el 
arsénico pero que pueden ser tóxicos. 
Otros ejemplos como el platino (Pt), uranio (U), wolframio (W) y oro (Au) que son 
de los más pesados no han sido reportados ni como esenciales ni como 
contaminantes; los más abundantes como el Fe, Mn, Zr, V, no se encuentran 
reportados como tóxicos, pero son esenciales; los muy zootóxicos como el Cd, 
Hg, Pb son escasos, con excepción del Pb. Schroeder (1971) considera también 
al Zi, Sb y Be como zootóxicos y menciona que el efecto tóxico de los elementos 
es inversamente proporcional a su abundancia en la naturaleza. 
 
 
 
 
15
Cuadro I-4. Los metales pesados más importantes sus densidades, abundancia 
y su categoría como esenciales y/o contaminantes. 
Elemento Densidad 
g/cm3 
Rocas 
mg/kg 
Esencial Contaminante 
veg/anim 
Ag 10.5 0.07 X 
Au 19.3 0.05 
Bi 9.8 0.17 X 
Cd 8.7 0.2 X 
Cr 7.2 100.0 X X 
Co 8.9 25.0 X X 
Cu 8.9 55.0 X X 
 Fe 7.9 6x104 X X 
 Hg 13.6 0.08 X 
La 6.2 25.0 X 
Mn 7.4 950.0 X 
Pb 11.3 13.0 X 
Mo 10.2 1.5 X X 
Ni 8.9 75.0 X X 
Pt 21.5 0.05 
Tl 11.9 0.45 X 
Th 11.59.6 X 
Sn 7.3 2.0 X X 
U 19.1 2.7 X 
V 6.1 135.0 X 
W 19.3 1.5 X X 
Zn 7.1 70.0 X X 
Zr 6.5 165.0 X 
 Tomado de Davis, (1980). 
 
 
16
 
II LAS FUENTES DE METALES PESADOS 
Las fuentes de metales pesados se pueden clasificar en naturales y antrópicas, 
las primeras a su vez pueden ser clasificadas por su origen, ya sean producto 
del intemperismo (meteorismo) químico o por emisiones volcánicas (Figura II-1 y 
Cuadro II-1). 
Figura II-1. Clasificación de las fuentes naturales de contaminación por 
elementos potencialmente tóxicos. 
 
 “in situ" 
 intemperismo 
 químico transportados 
 
 origen 
 natural 
 
 emisiones volcánicas 
 
 
Fuentes Naturales 
Los metales pesados pueden encontrarse en los minerales primarios y/o 
coprecipitados con los minerales secundarios (Cuadros II-1 y II-2). 
Entendiéndose “minerales primarios” como los constituyentes de las rocas y 
“minerales secundarios” como la cristalización de los productos del 
intemperismo. 
Cuadro II-1. Metales pesados asociados a minerales primarios sulfurosos 
minerales sulfurosos 
(primarias) 
metales pesados asociados 
Galena (PbS) Ag, Au, As, Ba, Bi, Cr, Hg y Ni 
Esfarelita (ZnS) Sb, Sn, Te y Tl 
Calcopirita (CuFeS2) Ag, Co, Ge, In, Mn, Ni, Se y Sn 
Pirita (FeS2) Ag, As, Au, Co, Cu, Ni, Pb, Ti y Tl 
Arsenopirita (Co, Mn y Ni) 
 
Cuadro II-2. Metales pesados asociados a minerales secundarios 
Metales secundarios metales pesados asociados 
Óxidos de hierro V, Mn, Cu, Zn y Mo 
Óxidos de manganeso Fe, Co, Ni, Zn y Pb 
Carbonatos de calcio V, Mn, Fe, Co, Cd, y Pb 
Esmectitas Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co y Ni 
Vermiculitas Ti, Mn y Fe. 
Conociendo el tipo de roca y los minerales que la conforman puede deducirse 
los metales pesados que pudieran encontrarse. Por ejemplo, en rocas 
 
 
17
sedimentarias se tienen mayores probabilidades de encontrar arsénico (As) y 
mercurio (Hg) y selenio (Se) que en las ígneas; en el granito es más probable 
encontrar plomo (Pb) y Tl que en el basalto (Cuadro II-3). 
Cuadro II-3. Niveles medios de elementos potencialmente tóxicos en 
rocas y suelos (mg/kg). 
Elemento Rocas ígneas Rocas 
sedimentarias
En suelos 
 basalto granito intervalo media 
As 1.5 1.5 7.7 0.1 - 40 6.0 
Bi 0.031 0.065 0.4 0.1 - 0.4 0.2 
Cd 0.13 0.09 0.17 0.01 - 2 0.35 
Hg 0.012 0.08 0.19 0.01 - 0.5 0.06 
In 0.058 0.04 0.044 0.2 - 0.5 0.2 
Pb 3.0 24.0 19.0 2.0 - 300 19.0 
Sb 0.2 0.2 1.2 0.2 - 10 1.0 
Se 0.05 0.05 0.42 0.05 0.4 
Te <0.1 <0.1 
Tl 0.08 1.1 0.95 0.1 - 0.8 0.2 
 Tomado de Fergusson, 1990 
Fuentes Antrópicas 
Las fuentes antrópicas las podemos clasificar en puntuales (fijas) y no puntuales 
(móviles) dependiendo de su procedencia, dentro de las primeras tenemos a las 
industrias, las carreteras (aún cuando no son la fuente de metales pesados es 
allí donde se expiden de manera fija y continua) y demás. Dentro de las 
segundas a: los lodos residuales, fertilizantes, las cenizas y humos 
(transportados vía vientos de manera esporádica), los pesticidas, el riego, etc. 
En el Cuadro II-4 se muestran algunos elementos que se encuentran en las 
diversas fuentes antrópicas. 
 
 
18
 
Cuadro II-4. Fuentes antrópicas de metales pesados. 
Fuentes Metales pesados 
lodos 
residuales 
Cd, Pb, As, Cr, Zn, Co, B, Ba, Be, Br, Ce, Cu, 
Mn, Co, Ge, Hg, Mo, Ni, Rb, Sn , Sr, V y Zr 
riego Cd, Pb, Se 
fundidoras Pb, Cd, Sb, As, Se, In y Hg 
plaguicidas Pb, As, Hg, Br, Cu, V y Zn 
fertilizantes Cd, Pb, As, B, Ba, Br, Ce, Co, Cr, Cu, Mn, Mo, 
Ni, Sc, Se, Sn, Sr, Te, U, V, Zn, y Zr 
minas Pb, Cd, As, Hg, etc. 
abonos As, Se, Ba, Br, Co, Cr, Cu, F, Ge, Mn, Ni, Pb, 
Sr, Zn y Zr 
automóviles Pb 
pinturas Pb, Cd 
carbonatos As, B, Ba, Ce, Cr, Cu, F, Mn, Mo, Ni, Pb, Sr, 
V, Zn y Zr. 
Combustión 
de carbón 
As, Se, Sb, Pb, 
 Tomado de Fergusson, 1990. 
A continuación se abordará la problemática de contaminación de metales 
pesados en el suelo en México, por el uso de desechos sólidos y líquidos 
Residuos sólidos en México 
Bustani (1994) analiza la situación de los residuos sólidos en México y encuentra 
que solamente el 4% tiene una disposición adecuada (Figura II-2). 
La generación de desechos sólidos se encuentra relacionada con el uso de 
suelo, usualmente se consideran ocho categorías o fuentes que son: residencial, 
comercial, institucional, construcción y demolición, servicios municipales, plantas 
de tratamiento, industrial, y agropecuarios (Tchobanoglous et al, 1993). 
Las seis primeras pueden agruparse en residuos sólidos municipales, quedando 
solamente tres: municipales, industriales y agropecuarios (Peavy et al, 1985). 
Dentro de los residuos sólidos municipales se puede ubicar a los residuos 
hospitalarios, sin embargo, si contienen material infeccioso son catalogados 
como residuos sólidos peligrosos. Los residuos hospitalarios rara vez contienen 
metales pesados. 
 
 
 
19
Figura II-2. Generación de desechos sólidos en desechos2.doc 
 
 
20
 
Los residuos sólidos municipales 
Generalmente incluyen a los desechos producidos en los hogares y ciertos 
desechos blancos generados en pequeños comercios e industrias, así como los 
residuos de mercados y jardines (INEGI, 1994; Zanelli, 1995). De los 
aproximadamente 27 tipos de residuos sólidos más comunes, 15 corresponden 
a residuos de origen orgánico que pueden ser biodegradados, algunos ejemplos 
son: residuos alimenticios, de jardinería, algodón, cartón, papel, hueso, fibra 
vegetal y otros. A nivel nacional el 59% de los residuos sólidos municipales es 
biodegradable (INEGI, 1994). En el Distrito Federal el porcentaje de materia 
orgánica en los residuos sólidos municipales es del 50% (Zanelli, 1995). Los 
compuestos sintéticos y de materiales no biodegradables son: vidrio, fibra 
sintética, plástico, lata, loza y cerámica, material de construcción, material 
ferroso, pañales desechables, poliuretano, poliestireno y demás. Algunos de 
ellos, como los metales y el vidrio son separados y se reciclan. 
A nivel nacional, se generan aproximadamente 21,967,525 toneladas anuales de 
residuos sólidos municipales, de las cuales el 43.6% se genera en la zona 
centro; en la zona norte el 17.2%; en la zona sur 15.7%; en el Distrito Federal 
13.7%; por último, la zona fronteriza 9.8% (INEGI, 1994). 
Al ser tratados estos residuos, se genera composta que no llega a contener 
grandes cantidades de metales pesados por lo que difícilmente llegarían a 
constituir un peligro de contaminación, por el contrario, las grandes cantidades 
de materia orgánica así como la calidad de la misma, en la composta, pueden 
ser utilizadas en el mejoramiento de los suelos agrícolas. La excepción a la 
regla son los lodos residuales producidos en el tratamiento de las aguas 
residuales que llegan a contener cantidades importantes de metales pesados 
que merecen un trato aparte. 
Los residuos sólidos industriales 
Los tipos y características de los residuos sólidos industriales dependen de la 
fuente o tipo de industria, así como del proceso generador, por lo que algunos 
residuos sólidos industriales llegan a contener casi exclusivamente substancias 
orgánicas como es el caso de la industria alimentaria y de proceso de alimentos, 
los residuos sólidos industriales son: frutas, cereales, vegetales, grasas, aceites, 
etcétera. En otros casos la participación de la materia orgánica es nula, por 
ejemplo, en la industria de arena, arcilla y productos de vidrio en la que los 
diversos procesos (manufactura devidrio, yeso, concreto y otros) producen 
residuos sólidos industriales como vidrio, cemento, asbesto y arcillas 
(Tchobanoglous, 1993). Por los volúmenes generados en el país, son dignos de 
mencionarse los jales o desechos mineros (Figura II-2). 
 
 
21
Figura II-3. Opciones de manejo de lodos residuales. 
 
 
22
 
Caso: residuos sólidos mineros 
México es un país eminentemente minero por sus características geológicas 
(sierra madre oriental y sierra madre occidental). Al rededor de dos terceras 
partes del territorio mexicano, se encuentran formadas por rocas ígneas y 
metamórficas con las características geológicas adecuadas para la existencia de 
minerales de importancia económica. En el país se extraen 47 minerales, entre 
los preciosos oro y plata, 14 no ferrosos, 4 siderúrgicos y 27 no metálicos. Existe 
actividad minera en 300 localidades. 
A nivel mundial México es el principal productor de plata y celesita; segundo en 
bismuto; tercero en cadmio, flúorita, antimonio y grafito; quinto en arsénico; 
sexto en zinc; séptimo en plomo, barita, azufre y molibdeno; etcétera (SEMIP, 
1992). 
La producción minera comprende actividades de extracción del mineral, 
purificación del mineral y disposición de residuos. Cada una de ellas afecta al 
ambiente en diferente grado, siendo mayor la de purificación, por el empleo de 
elementos tóxicos como el cianuro. 
Además, como anteriormente se mencionó, los minerales primarios a menudo 
contienen minerales “acompañantes” que contienen metales pesados, que 
después del proceso de purificación quedan en los materiales mineros de 
desecho (jales) (Cuadro II-5). Dichos jales se confinan en presas con el objeto 
de evitar la contaminación del ambiente. Sin embargo, esta confinación 
difícilmente funciona al 100% debido entre otras cosas a: escorrentía, 
filtraciones, mantenimiento y sismos, principalmente. 
De la misma manera, los materiales que se remueven para la explotación de las 
vetas minerales ocasionan diversos daños al ambiente. Las actividades durante 
la explotación minera son: 1) limpieza de la superficie bajo la cual se encuentra 
la veta de mineral, que incluye la remoción de plantas y suelo; 2) exploración y 
voladura que consiste en la fragmentación de los bancos de mineral estéril (sin 
valor o mineral que no interesa) y su posterior deposición en sitios cercanos, 
esta actividad también se llama descapote; 3) acarreo del mineral de interés 
para su procesamiento; 4) quebrado y actividades relacionadas con la 
purificación y concentración del mineral de interés, durante esta actividad se 
generan grandes cantidades de material “estéril”, es decir, con bajos contenidos 
del mineral de interés que se denominan en terreros; y 5) purificación del 
mineral. 
Durante las actividades mineras arriba mencionadas se produce una gran 
diversidad de afectaciones al ambiente (Gutiérrez et al, 1992 a). Entre las que 
destacan dos relacionadas con los metales pesados, que son: la oxidación 
ambiental de los minerales expuestos a la intemperie que ocasiona la disolución 
de algunos metales pesados y la acidificación del suelo que inhibe el crecimiento 
vegetal (Gutiérrez et al, 1992 a; Celedón, 1994); y la erosión y movimiento en 
 
 
23
masa del material no consolidado que desvía y contamina el cause de los ríos 
(Gutiérrez et al, 1992 a; Gutiérrez et al, 1992 b). 
Figura II-3. Esquema de un terrero (Gutiérrez et al, 1992) 
 
 cresta meseta 
 
 talud 
 terrero 
 
 
 río 
 
Otro problema que a menudo se presenta es la edificación sobre las presas de 
jales o la utilización de este material con fines de relleno sanitario sin tener en 
cuenta la cantidad de metales pesados que contienen (Cuadro II-5). 
Cuadro II-5. Metales pesados (mg/L) en jales provenientes de una empresa 
minera en Chihuahua, México (Gómez, 1991). 
Jales Método Cu Pb Zn Cd As 
recientes totales 
en agua 
en ácido 
538 
---- 
62 
3465 
-----
748 
4602 
2.2 
1018
----
----
8 
4252 
----
----
viejos totales 
en agua 
en ácido 
973 
---- 
189 
18839 
-----
476 
37512 
45.2 
4747
170
2.5
93 
2720 
----
----
Campo 
de fútbol 
totales 
en agua 
en ácido 
---- 
---- 
6 
758 
-----
77 
730 
--- 
500 
----
----
3 
---- 
----
----
 
En México, los residuos sólidos provenientes de minas y fundiciones son los 
más abundantes ya que se generan alrededor de 337,500 t/día (Bustani, 1994); 
sin embargo, dichos residuos no reciben tratamiento alguno. 
 
 
24
 
Los residuos sólidos agropecuarios 
Los residuos sólidos agropecuarios comprenden los desechos y residuos 
generados por los sistemas de producción vegetal como: residuos de café, maíz, 
vid, cebada, girasol, coco, etc.; animal como: desechos de carne, leche, miel, 
estiércol, plumas de aves, pieles, etc. (Tchobanoglous, 1993); y agroindustrial 
como el caso del bagazo y la cachaza de los ingenios azucareros. De manera 
general, puede decirse que los residuos sólidos agropecuarios son 100% 
materia orgánica que en algunos casos llegan a ser un gran problema por los 
grandes volúmenes generados (Figura II-2). Generalmente no constituyen un 
riesgo de contaminación por metales pesados; sin embargo, es recomendable 
realizar los análisis pertinentes para aseverar con certeza la ausencia de 
metales pesados. Se recomienda utilizarlos en el mejoramiento de los suelos 
agrícolas. 
Los residuos peligrosos 
Los residuos peligrosos son todos aquellos que por sus características 
corrosivas, reactivas, explosivas, tóxicas, inflamables, venenosas, biológicas 
infecciosas o irritantes, representan un peligro para el ambiente (Wentz, 1989; 
INEGI, 1994; Zanelli, 1995). En México existe un esquema de caracterización de 
los residuos peligrosos que se resume con término “CRETIB”, que establece 
como peligrosos a los residuos que posean características de corrosividad, 
reactividad, explosividad, toxicidad, inflamabilidad o biologico-infecciosos, por 
encima de los valores establecidos como límite (INE, 1994). 
Algunos ejemplos de ellos contenidos en los residuos sólidos municipales son: 
infecciosos, químicos, fármacos mezclados, solventes, lubricantes y selladores, 
baterías, ácidos, álcalis, asbestos, cianuros, fenoles, plaguicidas, bifenilos 
policlorados, metales pesados, residuos de pinturas, gases combustibles, 
residuos de petróleo, solventes orgánicos y otros (Wentz, 1989; INEGI, 1994). 
Muchos de estos residuos son compuestos orgánicos sintéticos difíciles de 
degradar. Los residuos peligrosos también pueden estar presentes en los 
residuos sólidos industriales y residuos sólidos agropecuarios (Wentz, 1989; 
INEGI, 1994). 
La industria química es una de las más importantes en términos de generación 
de residuos peligrosos con metales pesados. Un ejemplo es la Industria metal-
mecánica que descarga al drenaje municipal grandes cantidades de metales 
pesados (Cuadro II-6), que podrían ser separados por tratamientos poco 
costosos y efectivos (Villalobos-Peñalosa et al, 1992; Bautista, 1991; Bautista, 
1992). 
Otras industrias, como las que generan residuos de cromo (VI), son altamente 
contaminantes, debido a que dicho elemento es altamente oxidante y de gran 
peligro para a población humana expuesta (Gutiérrez et al, 1994). Además, el 
tratamiento de dichos residuos requiere altas presiones y temperaturas para 
 
 
25
eliminar el poder tóxico del elemento (pasarlo a Cr III) lo cual incluye una 
inversión que muy difícilmente se realiza en países en desarrollo. 
Cuadro II-6. Contenido de metales pesados en los licores ácidos provenientes 
de la industria metal-mecánica (modificado de Villalobos-Peñalosa et al, 1990). 
Elemento pH Fe Mn Pb Al Cr Ni 
 mg/L 
licores ácidos 0.29* 
 
5.5 331.0 13.6 19.1 13.6 8.5 
Norma mexicana 6-9 1.0 2.0 0.1 1.0 0.5 2.0 
 * Dilución 1:100 
La gran diversidadde los residuos peligrosos dificulta el establecimiento de 
criterios claros para su clasificación y manejo (INE, 1994). De la información 
oficial disponible (sumamente escasa) se sabe que se producen 15,500 t/día de 
las cuales únicamente se les da disposición adecuada a 2,175, quedando el 
resto (86%) fuera de control (Bustani, 1994). 
Aguas residuales en México 
En México, se generan entre 170 y 184 m3/s de aguas residuales de las cuales 
105 m3/s son de origen doméstico y de 79 a 82 m3/s de origen industrial, la 
SEDESOL calcula que para el año dos mil el volumen llegará a 207 m3/s 
(Gutiérrez et al, 1994). Solamente el 15% recibe algún tratamiento (INEGI, 
1994). 
Las aguas residuales de la industria son de muy variados tipos y características, 
en el Cuadro II-7 se muestran los giros industriales con el mayor porcentaje de 
extracción, consumo y descarga a nivel nacional. 
Cuadro II-7. Principales giros industriales responsables de las mayores 
descargas de aguas residuales (Porcentuales). 
Industria Extracción Consumo Descarga 
Azucarera 35.2 22.3 38.8 
Química 21.7 24.4 21.0 
Papel y celulosa 8.2 16.1 6.0 
Petróleo 7.2 3.7 8.2 
Bebidas 3.3 6.4 2.4 
Textil 2.6 2.4 2.7 
Siderúrgica 2.5 5.5 1.7 
Eléctrica 1.5 4.7 0.7 
Alimentos 0.2 0.3 0.2 
 Fuente: Estadísticas del medio Ambiente (INEGI, 1994) 
Las tres industrias que más agua extraen agua son la azucarera, química, y 
papel y celulosa. Las que más agua consumen son la química, azucarera y 
 
 
26
 
papel y celulosa; y las que más descargan son la azucarera, química y petrolera, 
respectivamente (INEGI, 1994). 
De las industrias arriba mencionadas, cinco de ellas (azucarera, papelera, 
petrolera, bebidas y alimentos) generan aguas residuales en las que el 
constituyente más importante es la materia orgánica (Cuadro II-8), si se suman 
sus porcentajes de descarga alcanzan el 55.6% de la descarga nacional (INEGI, 
1994). Sin embargo, es importante confirmar, mediante análisis químicos, la 
ausencia de metales pesados en las aguas residuales de este tipo de industrias 
ya que, en algunos casos, se han detectado cantidades importantes de Zn en 
vinazas (Cuadro II-9) 
Cuadro II-8. Parámetros orgánicos medidos en vinaza cruda (VC), con 
tratamiento anaerobio (VA) y con tratamiento anaerobio-aerobio (VAA) 
(Bautista y Durán-de-Bazúa, 1998). 
Vinaza COT C-FP FP E4/E6 
 g/L g/L g/L 
VC 89 4.26 8.52 2.5 
VA 28 1.34 2.04 6.0 
VAA 27 3.65 8.00 4.6 
COT= carbono orgánico total; C-FP= Carbono orgánico de la fracción precipitada a pH 
2; FP= fracción precipitada a pH 2; E4/E6= densidad óptica a los 465 nm / 665 nm. 
 
Cuadro II-9. Metales pesados en vinaza cruda (VC), con tratamiento anaerobio 
(VA) y con tratamiento anaerobio-aerobio (VAA) 
(Bautista y Durán-de-Bazúa, 1998). 
vinaza Zn Mn Cu 
 mg/L mg/L mg/L 
VC 60.0 3.4 nd 
VA 62.4 nd nd 
VAA 49.6 nd nd 
LMP 10.0 4.0 
LMP= limite máximo permisible en agua residual (CNA, 1997) nd= no detectado. 
 
La materia orgánica es uno de los principales constituyentes de las aguas 
residuales, por ejemplo, la cuenca del Río Pánuco que desemboca en el Golfo 
de México recibe, en términos de demanda bioquímica de oxígeno (DBO) 650 
mil toneladas anuales (INEGI, 1994). 
 
 
27
Las aguas residuales provenientes del drenaje municipal, en México, contienen 
generalmente, bajas cantidades de metales pesados. Un ejemplo se encuentra 
en las aguas residuales de la capital del país, que es la zona industrial más 
importante, donde solamente el Cu y Cd rebasan la norma mexicana con 25% y 
200% respectivamente (Gutiérrez, 1994). 
La norma oficial mexicana recomienda el empleo de aguas residuales, con 
predominancia de compuestos orgánicos, en el riego sobre suelos agrícolas; sin 
embargo, esta recomendación no es la más adecuada cuando el suelo presenta 
baja conductividad hidráulica, debido a la formación de condiciones reductoras 
que ocasionan: la disminución de oxígeno a nivel radical, la solubilidad de 
algunos metales y la precipitación de otros por los cambios en el pH y la 
formación de ácidos orgánicos fitotóxicos. 
Caso: Lodos residuales 
Los lodos residuales (LR) son una de las fuentes antrópicas de elementos 
potencialmente tóxicos que revisten gran importancia ambiental, debido a las 
grandes cantidades generadas. Su ubicación dentro de las categorías arriba 
mencionadas, se dificulta debido a que se producen tanto a nivel municipal como 
a nivel industrial. 
Actualmente hay cuatro tipos de manejo de LR: incineración, depositación en el 
fondo de los océanos, confinamientos controlados y aplicación al suelo (Figura 
II-3). Las leyes ambientales y los grandes costos económicos de los tres 
primeros hacen que la aplicación de los lodos residuales a los suelos aumente 
paulatinamente. 
Si bien, los lodos residuales contienen grandes cantidades de nutrimentos 
esenciales para el desarrollo vegetal y grandes cantidades de materia orgánica, 
(lo cual es altamente positivo desde el punto de vista agrícola) también 
contienen cantidades importantes de metales pesados por lo que, en conjunto 
esto acarrearía problemas de manejo como: aceptación del público, mal olor, 
patógenos, contaminación de la superficie del suelo y de los mantos freáticos, 
fitotóxicidad e incremento de elementos potencialmente tóxicos en las redes 
tróficas. 
Los lodos residuales y los suelos difieren enormemente en sus propiedades 
físicas y químicas, por lo que la aplicación de grandes cantidades de lodos 
residuales en ciertos suelos puede ser benéfico o perjudicial dependiendo, claro 
está, de las propiedades de ambos (Figura II-3). 
A menudo los lodos residuales contienen grandes cantidades de Fe y Al, sin 
embargo, estos elementos no llegan a causar ningún peligro si son adicionados 
a suelos que tengan valores de pH arriba de 7.0 ya que en esas condiciones 
estos elementos quedarían en sus formas insolubles, pero en caso contrario, es 
decir, si son adicionados a suelos ácidos se corre el peligro de toxicidad debido 
a las formas solubles de estos elementos. 
 
 
28
 
Uno de los problemas mas importantes en el manejo de los lodos residuales 
como abono en el suelo lo constituyen los elementos potencialmente tóxicos de 
entre los cuales podemos distinguir los altamente fitotóxicos como Cu, Ni y Zn y 
los altamente zootóxicos como el Cd, Hg y Pb, por lo que es recomendable 
poner especial atención en las concentraciones de estos elementos. 
El grado de industrialización de los países influye en los contenidos de metales 
pesados en los lodos encontrándose más altos en los países desarrollados que 
en los países en desarrollo. Esto hace que la aplicación al suelo en los países en 
desarrollo sea una práctica común y de bajo riesgo e incluso recomendada (Ortiz 
et al, 1995) (Cuadro II-10). 
Cuadro II-10. Comparación del contenido de metales pesados en lodos de 
Inglaterra, Estados Unidos y México (Ortiz et al, 1995) 
Metal Inglaterra EEUU México 
Cadmio 200 (20) 104 (50) ND
Cobalto 24 10 ND
Cromo 980 (750) 2,226 (1000) 312
Cobre 970 (1000) 1,346 (1000) 470
Níquel 510 (300) 236 (200) 98
Plomo 820 (750) 1,894 (1000) 479
Zinc 4,100 (2,500) 2,132 (2,500) 1,749
 Valores promedio de 2,400 lodos para Inglaterra, 250 para EEUU 
 y lodos de la zona industrial de Morelos, México. Los valores entre 
 paréntesis se refieren a la norma de cada país. ND = no detectado. 
 
 
Con el fin de dosificar y aplicar en el suelo los lodos residuales, Ortiz, et al 
(1995) propone la siguiente fórmula modificada de Lester (1987). 
 Toneladas de lodo/ha = (N - n) (P) / (FTA) 
Donde: N= concentración máxima permisible del elemento en suelo (mg/kg), n= 
concentración del elemento en el suelo (mg/kg); P= peso de una hectárea de suelo en 
toneladas (considere la densidad aparente y la profundidad); F= frecuencia anual de 
aplicación del lodo; T= concentración del elemento en el lodo (mg/kg); A= número de 
años de aplicación del lodo.29
 
III ACUMULACIÓN Y DISPERSIÓN 
La acumulación y dispersión de los elementos está determinada por factores 
internos (características químicas del elemento y los compuesto que forma) y 
por factores externos (procesos edáficos y condiciones ambientales en general) 
(Figura III-1 y Cuadro III-1). 
Factores internos 
Con respecto a los factores internos es de tomar en cuenta la relación carga (z) 
radio del ion hidratado (r) -z/r = potencial iónico pues se ha comprobado que los 
iones o mejor dicho los elementos que forman iones de gran tamaño y de menor 
valencia son los mas solubles (Figura III-1). 
La valencia es simplemente la carga eléctrica de una especie iónica. Como el 
radio iónico de los metales depende del número de coordinación es necesario 
tomarlo en cuenta para los cationes que como el potasio tienen varios números 
de coordinación (el número de coordinación se refiere al número de aniones que 
rodean al cation). 
El radio ionico disminuye cuando la valencia se incrementa pero aumenta con el 
número de coordinación de iones de la misma valencia (Sposito, 1989). 
Figura III-1. Relación carga/radio (z/r) de algunos elementos y la insolubilidad de 
los óxidos e hidróxidos que forman 
(Fergusson, 1990.) 
 
 Cs 
 Rb solubles 
 K 
 Ba 
 
 r Na Sr Zr insolubles 
 Ca Ti 
 Mn Sc Mn 
 Fe Fe Si 
 Li Mg Al 
 Be 
 
 
 
 1 2 3 4 5 
 
 z 
 
 
30
 
Factores externos 
Uno de los factores externos importantes de tomar en cuenta son los procesos 
edáficos que influyen tanto en la acumulación como en la dispersión de los 
metales pesados en el suelo. En el Cuadro III-1 se muestran algunos ejemplos. 
Cuadro III-1. Acumulación y dispersión de algunos elementos potencialmente 
tóxicos de acuerdo a algunos procesos edáficos 
Proceso Unidad de 
suelo 
 Acumulación Dispersión 
podzolización R, Q y Y Co,Cu,Mn,Ni,Ti V y 
Zr (iluviación) 
B,Ba,Br,Mn,Rb, Cd, 
Cr,I,Li,Se Sr, V y Zr 
aluminización B,L,M, W y A 
(gley) 
Co,Mn,Mo, y V B,Ba,Br,Cu,I, Se y 
Sr 
siallitización V y K B,Ba,Cu,Mn,Se y Sr ------------ 
laterización A, F y K B,Ba,Cu,Co,Cr,Ni,Sr 
Ti y V 
------------ 
alcalinización Z, S y X B,Co,Cr,Cu,Mo,Ni,S
e Zn y V 
------------ 
hidromorfía ----- Ba,B,Co,Cu,I,Mn,Mo 
Se,Sr y U (hor,org) 
 B,Br,Co,Cu,Mn, 
Ni,U y V 
A= acrisoles, B= cambisoles, C= podzoluvisoles, F= ferralsoles, K= castanozems, L= 
luvisoles, G= greyzems, N= nitosoles, P= podzoles, Q= arenosoles, R= regosoles, S= 
solonetz, V= vertisoles, W= planosoles, X= xerosoles, Y= yermosoles y Z= solonchaks. 
Tomado de Kabata y Pendias, 1989. 
Como los elementos se dispersan principalmente vía agua, es necesario tomar 
en cuenta las propiedades de esta vía de dispersión, las podemos clasificar de 
acuerdo a las condiciones de oxido-reducción y de pH, principalmente. 
Las condiciones de oxido-reducción se determinan por el Eh que oscila de +0.7 
V a -0.5 V. 
• Aguas oxigenadas. Se encuentran en situaciones de oxidación y el Eh 
es de +0.4 a +0.15, encontramos oxigeno libre además de otros 
oxidantes y, claro está, se encuentran oxidados el Fe3+, Cu2+, S6+, etc. 
(medio ácido o alcalino). 
• Aguas sulfurosas. Se encuentran en condiciones de reducción pero 
con H2S y HS, el Eh es entre -0.5 y -0.3. Se forman sulfatos y sulfuros de 
baja solubilidad. 
• Aguas gleyzadas. Se encuentran en condiciones reductoras pero sin 
la presencia de sulfuros pero con H2, Fe2+, CH4 y otros compuestos 
orgánicos. En estas condiciones muchos metales se dispersan 
fácilmente y forman complejos orgánicos. 
 
 
31
Según las condiciones ácido-base de las aguas, los elementos cationogénicos1 
forman uniones mas solubles en medios ácidos y menos en neutros y alcalinos 
(Ca, Sr, Ba, Cu, Zn, Cd, Fe, Mn, Ni, etc). Los elementos anionogénicos2 migran 
mejor en aguas alcalinas (Cr, Se, Mo, V, As, etc.). 
El agua se puede clasificar por las condiciones ácido-base de la siguiente 
manera: 
• Fuertemente ácidas. Agua con pH < 3.0, generalmente en áreas 
pequeñas poco distribuidas relacionadas con la oxidación de la pirita 
(F2S) que promueven la formación de H2SO4. En estas aguas migran 
fácilmente la mayoría de los metales (Fe, Cu, Al, Zn, Mn, etc.). 
• Débilmente ácidas. Aguas con pH 3.0 a 6.5, la acidez se debe a la 
descomposición de la materia orgánica, ácidos orgánicos y a la 
disolución de CO2. En esta agua migran fácilmente los cationes en 
forma de bicarbonatos y en complejos orgánicos . Aguas ampliamente 
distribuidas. 
• Neutras y débilmente alcalinas. Aguas con pH de 6.5 a 8.5, 
características de mares, océanos, paisajes áridos y aguas de rocas 
calcáreas. Estas aguas se relacionan comúnmente con bicarbonatos de 
calcio y CO2. La dispersión de los metales se restringe debido a la 
formación de hidróxidos insolubles, carbonatos y otras sales. Los 
elementos anionogénicos migran fácilmente (Si, Ge, As, V, U, Mo, Se, 
etc). 
• Fuertemente alcalinas. Aguas con pH > 8.5, relacionados 
frecuentemente con la presencia de carbonatos y bicarbonatos de sodio, 
migran fácilmente el cuarzo, los humatos, el aluminio y el molibdeno. 
El agua puede clasificarse también por el contenido de sales (ultra dulces, 
dulces, salinas, saladas y salmueras); por el contenido de sustancias orgánicas 
disueltas; y por la composición ionica de los elementos más importantes, ya 
sean cationes o aniones (Ca, Mg, Na, K, CO3
=, HCO3
-, SO4
=, etc.), pero las 
clasificaciones que de manera general son mas importantes desde el punto de 
vista de la dispersión de los elementos son las relacionadas a los fenómenos de 
oxido-reducción y ácido-base. 
Otra manera de visualizar la dispersión y acumulación de los elementos en el 
ambiente, se realiza con base en los diversos factores ambientales (físicos, 
químicos y biológicos) que influyen en el comportamiento de los elementos, 
estos factores externos se denominan “barreras biogeoquímicas” y son las 
siguientes: 
 
1 Formadores de catioones 
2 Formadores de aniones 
 
 
32
 
1. Oxidante 
2. Reductora con sulfhídrico 
3. Sulfática y carbonatada 
4. Alcalina 
5. Evaporativa 
6. De adsorción 
7. Bioquímica y biológica 
Las barreras oxidantes y reductoras se producen por los cambios de oxidación 
que se presentan en el ambiente, el clásico ejemplo es el de la montaña, pie de 
monte y la planicie, encontrándose condiciones de oxidación en la parte alta, con 
su consecuente acumulación de Fe, Mn, Co. En las partes bajas donde 
predominan las condiciones reductoras se tienden a acumular los siguientes 
elementos: V, Fe, Co, Zn, As, Cd. En el pie de monte, que es una zona 
intermedia en cuanto a condiciones de oxidación y reducción. Si se considera 
que los metales migran principalmente por la escorrentía, la acumulación de 
metales pesados sería mayor en esta zona, ya que allí comienza la barrera 
reductora. En el perfil del suelo, las barreras reductoras se encuentran el las 
partes bajas del perfil, principalmente en los suelos de drenaje deficiente. 
La barrera sulfática y carbonatada favorece la acumulación de Sr y Ba debido a 
que dichos metales pesados son insolubles como sulfatos y carbonatos. Estas 
barreras se encuentran, principalmente en ambientes áridos y a nivel de suelo, 
en los horizontes de acumulación de yeso y de carbonatos. 
La barrera alcalina, se refiere a sitios en los cuales se encuentra un cambio en 
las condiciones del pH. El ejemplo de la barrera oxidante y reductora, también 
puede ser de pH, considerandoque los suelos de las partes altas son, 
generalmente, ácidos y que conforme se baja, el pH aumenta por lo que se 
forma dicha barrera. En ella, se acumulan los siguientes metales pesados: Sr, 
V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd y Pb. Otro ejemplo de este tipo de barrera lo 
encontramos en los manglares, que son sitios en los que se mezcla el agua 
dulce provenientes de la plataforma continental y el agua salada (alcalina) del 
mar, en estos sitios teóricamente se podrían acumular los metales pesados 
arriba mencionados. Los suelos alcalinos potencialmente pueden contener 
cantidades importantes de dichos metales. 
La barrera evaporativa se encuentra en lugares de fuerte insolación, se 
denomina evaporativa porque las sales solubles de los metales se precipitan por 
la pérdida de agua y por lo tanto se acumulan. Los metales que se acumulan por 
esta barrera son los que forman sales solubles, por ejemplo: Ca, Mg, Na, K, Li, 
F, Zn, Sr, Mo, I, Cl, Cu, B. En el perfil, la barrera evaporativa se encuentra en la 
superficie. 
 
 
33
La barrera de adsorción, se encuentra en sitios en los cuales se tienen 
acumulaciones de coloides que realicen este proceso. En el perfil, los horizontes 
de acumulación de coloides (humus y arcillas) constituyen la barrera de 
adsorción. Los metales pesados como: V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Rb, Mo, Hg, Ra 
y U son los más involucrados en este proceso. Otros compuestos xenobioticos 
inorgánicos y orgánicos como los plaguicidas, reducen su movilidad y 
biodisponibilidad para la biota (Bollag y Stotzky, 1994). 
La barrera bioquímica y biológica se refiere a la acumulación de elementos en 
los organismos y en los productos de su actividad. En el caso de las plantas, 
acumulan C, H, O, N y demás elementos esenciales (Ca, Mg, K, S, Mn, Fe, Co, 
Ni, Cu, Zn, Mo), aunque también pueden acumular otros elementos como: Li, 
Be, Na, Al, Si, Cl, Ti, V, Cr, Se, Ag, Au, Pb, Ra y U, sin embargo, el mecanismo 
de absorción y acumulación depende de la especie. 
 
Las barreras biogeoquímicas se establecen por los cambios en la presencia, 
intensidad e interacción de varios factores ambientales como la temperatura, 
humedad, pH, Eh, sustancias orgánicas, componentes minerales, etc. Un 
ejemplo de barrera biogeoquímica es el humus. En los bosques, por un lado las 
raíces de los árboles transportan varios elementos (metales pesados entre 
ellos) de las partes subterráneas hacia las hojas y tallos, cuando la hojarasca se 
descompone, dichos elementos quedan adsorbidos a los coloides del suelo. Con 
el paso del tiempo llegan a formarse acumulaciones importantes de los 
elementos antes mencionados, constituyéndose los coloides en una barrera 
biogeoquímica. 
 
 
34
 
IV ABSORCIÓN VEGETAL 
Tipos de absorción 
La principal fuente de metales pesados para las plantas es su medio de 
crecimiento, por ejemplo, el suelo, que es uno de los factores más importantes 
que determinan la disponibilidad de los elementos vestigio, los cuales se 
absorben, con mayor facilidad cuando las especies se encuentran disueltas en la 
solución del suelo, ya sea en sus formas iónicas, quelatadas o complejas. 
Mucho se ha escrito acerca de la absorción vegetal de los elementos vestigio, 
resumiendo: 
• Usualmente se lleva a cabo en soluciones de baja concentración. 
• La tasa de absorción depende fuertemente del pH y de otros iones 
• La intensidad de la absorción varía con las especies vegetales y con el 
estado de desarrollo. 
• Los procesos son sensibles a algunas propiedades del medio ambiente del 
suelo, como la temperatura, aireación y potencial redox. 
• Puede ser selectiva para un ion en particular. 
• La absorción acumulación de algunos iones en las plantas, puede 
presentarse contra un gradiente de concentración. 
• Las micorrizas juegan un papel muy importante entre la transferencia de 
iones del medio externo y las raíces. 
La absorción por las raíces es el principal camino de los elementos vestigio para 
las plantas; ésta absorción, puede ser tanto pasiva (no metabólica) como activa 
(metabólica). También existe la absorción foliar pero no será tratada en este 
texto. 
La absorción pasiva 
La absorción pasiva se da por difusión de los iones de una solución externa 
hacia la endodermis de la raíz; la absorción activa requiere de energía 
metabólica y se lleva a cabo, bajo un gradiente químico; en las concentraciones 
generalmente presentes en las soluciones del suelo, la absorción de los 
elementos vestigio por las raíces de las plantas se controla por procesos 
metabólicos. 
El concepto de "espacio libre", se refiere a la absorción de electrolitos por los 
tejidos de las plantas vivientes, donde las células no están protegidas por una 
cutícula relativamente impermeable o estructuras endodermales, muestra dos 
fases, hay una rápida absorción inicial, la cual no es metabólicamente 
dependiente, y una más prolongada, lenta y una gran absorción en la cual existe 
acumulación contra un gradiente de concentración y es metabólicamente 
dependiente (Mengel y Kirby, 1987). 
 
 
35
La primera fase de absorción física, se considera como una difusión entre los 
espacios libres, en contraste con el volumen osmótico, el cual no está en 
equilibrio con la solución externa (Hewitt y Smith, 1974). 
El "flujo de masas", se presenta en el fluido de la transpiración por el xilema 
debido a que la evaporación del agua de las partes aéreas de las plantas, 
especialmente de las hojas, acarrean solutos a través del agua del suelo que se 
encuentra en contacto con las raíces. Mediante este mecanismo algunos 
elementos se pueden acumular, esta acumulación parece no ser importante en 
comparación con la realizada por otros mecanismos. El intercambio catiónico, 
difusión y flujo de masa de agua, que acarrean iones a través del espacio libre, 
son los componentes más importantes de la absorción pasiva de nutrimentos. 
Absorción Selectiva 
La absorción de los nutrimentos, es un proceso estrictamente controlado por el 
metabolismo de las plantas. Las membranas de las células de las raíces, sin 
embargo, son más o menos impermeables para la absorción de éstos. La 
absorción efectuada a través de acarreadores presenta dos ventajas muy 
importantes para las plantas: 
1. Los nutrimentos esenciales para las plantas, son seleccionados de los 
espacios libres, mientras que los elementos menos usuales y tóxicos son 
excluidos. Esto es posible que se lleve a cabo, debido a la alta selectividad 
de las interacciones químicas entre el nutrimento y el acarreador respectivo. 
2. El número de sitios de absorción pueden incrementarse o disminuirse, de 
acuerdo al exceso, o bien, a la escasez de un elemento específico. Sin 
embargo, la capacidad de absorción selectiva de nutrimentos en las plantas 
se ve limitada, así mismo, por dos razones: 
• La selectividad de los acarreadores se ve limitada, cuando los iones 
presentan una naturaleza química similar. 
• No sólo la absorción activa, contribuye a la absorción de los nutrimentos, 
sino la absorción pasiva, toma un papel muy importante. 
En las partes viejas de la raíz, (aproximadamente 0.5 cm del ápice), sólo el 
espacio libre de la parte exterior de la raíz, el cortex, es directamente accesible a 
la solución del suelo; la parte media, está cubierta por una capa en las paredes 
celulares de las células de la endodermis, llamada “Banda de Casparin”, la cual 
es impermeable para el agua. Generalmente los procesos pasivos juegan un 
papel minoritario en la absorción de nutrimentos aniónicos o monovalentes, 
excepto cuando se encuentran en concentraciones muy grandes 
 
 
36
 
Absorción radicular y su relación con la rizosfera 
Las raíces exhiben gran actividad en la movilización de elementos vestigio que 
son ligados a varios constituyentes del suelo; sin embargo, las raíces actúan 
también como barrera al movimiento de metales pesados tóxicos a través del 
sistema planta-suelo. 
La habilidad de diferentes plantas para absorber los elementosvestigio varía 
considerablemente, dependiendo de la especie, época, estado de desarrollo, así 
como de la forma química y solubilidad del elemento vestigio en el suelo. 
Generalmente la concentración de los nutrimentos en la solución del suelo, 
cerca de la raíz es diferente a la de fuera. Algunos nutrimentos son absorbidos 
por las raíces a una velocidad más alta de la que son transportados a la 
superficie de la raíz; otros nutrimentos son tomados por las plantas a bajas 
velocidades, comparadas con aquellas que están presentes en la raíz y por lo 
tanto, se acumulan en la superficie radicular (Findenegg, 1986). 
Los horizontes del suelo difieren en su disponibilidad de nutrimentos, sin 
embargo, la capacidad de las plantas para tomar nutrimentos dependerá de la 
distribución de sus raíces sobre las capas respectivas. El pasto y los cereales 
tienen muchas raíces adventicias finas, mientras que otras plantas (como la 
alfalfa) usualmente presentan una raíz principal y con ramificaciones extendidas 
a diversas longitudes, por lo que presentan menor superficie radicular pero 
"exploran" otros horizontes situación que no se presenta en las especies antes 
mencionadas (Findenegg, 1986). 
Las plantas excretan por las raíces iones y sustancias orgánicas como producto 
de su metabolismo, como por ejemplo: carbohidratos, aminoácidos, ácidos 
orgánicos, enzimas, biotina, tiamina, niacina, pantotenato, auxinas, etc., o 
substancias no identificadas que estimulan o inhiben a hongos, bacterias y 
nemátodos. Estas sustancias pueden cambiar (generalmente bajar) el pH de la 
rizósfera y promover la absorción de metales al cambiar sus formas químicas y 
volverlos asimilables y disponibles para las plantas; los diferentes estados de 
oxidación de los cationes alrededor de las raíces, toman gran importancia en 
éstos procesos de absorción, así como, la conductividad eléctrica , porcentaje de 
materia orgánica, formación de complejos y procesos de oxido-reducción 
(Narwal et al. 1983; Kloke, 1984; Zurera-Cosano et al. 1989; Miller et al. 1983 y 
Valdares et al., 1983. 
Se ha observado que en suelos contaminados y con pH ácidos, las 
producciones de los cultivos disminuyen, debido a que los metales pesados 
presentan mayor solubilidad, mayor concentración y por consiguiente mayor 
biodisponibilidad para las plantas, siendo que a mayores pH (alrededor de la 
neutralidad) la producción de los cultivos aumenta, como consecuencia de una 
baja solubilidad, menores concentraciones, y por tanto, los daños por toxicidad 
no se presentan (Merry et al. 1986; Xian, 1989; Valdares et al., 1983; Miller et 
al., 1983; Zurera-Cosano et al, 1989; Narwal et al, 1983; Xian et al, 1989). 
 
 
37
V FORMAS QUÍMICAS DE ALGUNOS METALES EN EL SUELO 
Cadmio 
La abundancia de Cd en rocas sedimentarias e ígneas no excede 0.3 mg/kg y 
las concentraciones son parecidas en depósitos arcillosos y en rocas 
metamórficas. El comportamiento del Cd es parecido al del Zn, solo que es 
mucho mas afín al S y mas móvil en ambientes ácidos. En ambientes naturales 
el cadmio se encuentra con valencia 2+ por lo que en solución forma CdCl+, 
CdOH+, CdHCO3
+, CdCl3-, CdCl42-, Cd(OH)3
- y Cd(OH)4
2- y quelatos orgánicos. 
Los factores mas importantes que controlan su movilidad son el pH y pe3. Bajo 
condiciones extremas de oxidación tiende a formar minerales como CdO y 
CdCO3 y a acumularse en fosfatos y en depósitos bioliticos. 
La concentración de cadmio promedio en los suelos va de 0.07 a 1.1 mg/kg. A 
valores altos de pH el cadmio no es móvil posiblemente por la baja solubilidad 
de los carbonatos y fosfatos, aunque el pH y el pe son importantes en la 
movilidad del cadmio, también es importante la alta afinidad del cadmio con la 
materia orgánica, oxi-hidroxidos de hierro, alofano e imogolita, no así con las 
arcillas. En general podemos decir que a pH ácidos los oxi-hidroxidos de hierro y 
la materia orgánica controlan la solubilidad del cadmio y que a pH alcalinos el Cd 
precipita por lo que es inmóvil. La concentración de Cd en la solución del suelo 
va de 0.2 a 6 µg/L, en suelos contaminados se ha llegado a reportar 
concentraciones hasta de 400 µg/L. Para recuperar los suelos contaminados por 
cadmio, se pueden recomendar entre otras cosas: lavados en suelos ácidos, 
encalar (para elevar el pH) y aumentar la capacidad de intercambio de cationes 
(Chanmugathas y Bollag, 1987; Xian, 1989). 
Cobalto 
En la naturaleza el Cobalto se encuentra en dos estados de oxidación Co
2+
 y 
Co
3+
, y posiblemente también formando complejos aniónicos Co(OH)3
-. Durante 
procesos de inundación el Co es relativamente móvil en medios ácidos 
oxidados, pero debido a la alta afinidad por Fe y óxidos de Mn, así como, 
arcillas, éste elemento no puede migrar en una fase soluble. El Co en 
compuestos quelatados orgánicos puede ser disponible para las plantas, y de 
ésta forma ser transportado aunque su movilidad depende del contenido en el 
suelo, y de la concentración en la solución. El cobalto tiene fuertes relaciones 
con el Fe y Mn presente en el suelo; y con el Fe en la planta, posiblemente por 
procesos antagónicos (Kabata y Pendias, 1989; McLaren y Crawford, 1973). 
Cobre 
El cobre se encuentra asociado a minerales sulfurosos simples y complejos, los 
cuales son fácilmente solubles a los procesos de intemperismo, especialmente 
 
3 pe= - log de la actividad de los electrones 
 
 
38
 
en ambientes ácidos, también tiene una gran habilidad para interactuar 
químicamente con compuestos minerales y orgánicos del suelo. Los iones de 
cobre precipitan fácilmente con aniones como: sulfuros, carbonatos e hidróxidos. 
Los niveles medios de cobre en el suelo varían de 6 a 60 mg/kg 
correspondiendo los valores mas altos a suelos ferralíticos y los menores a 
suelos arenosos y orgánicos. La forma mas móvil del cobre es la 2+, las 
especies ionicas que se encuentran en los suelos principalmente son: HCuO2
-, 
Cu+, CuOH+, Cu(OH)22+, Cu(OH)2, CuO, Cu(OH)2, CuCO3, Cu(CO3)22-, 
Cu(OH)42-, Cu(OH)3
- y CuO22- y aunque son muchas el cobre es retenido 
fuertemente en los sitios de intercambio tanto orgánicos como inorgánicos. 
Los procesos que controlan la fijación del cobre por los constituyentes del suelo 
están relacionados a los siguientes procesos: adsorción, oclusión y precipitación, 
formación de quelatos y complejos orgánicos y fijación microbiana. 
El cobre puede ser adsorbido en grandes cantidades por oxi-hidroxidos de hierro 
y manganeso, hidróxidos de hierro y aluminio amorfos y arcillas (esmectitas, 
vermiculitas, imogolitas, etc.). 
La oclusión, coprecipitación y substitución son fenómenos en los que la 
adsorción se realiza de forma no específica. El cobre puede incorporarse a la 
estructura de los minerales (quimioabsorción), entre los que podemos mencionar 
a: hidróxidos de hierro y aluminio, carbonatos, fosfatos y algunas arcillas, 
también se pueden formar los óxidos e hidróxidos del mismo elemento. 
Muchos tipos de sustancias orgánicas forman complejos solubles e insolubles 
con el cobre y a menudo gobiernan su conducta en el suelo. La fijación 
microbiológica del Cu se puede llevar a cabo. 
El cobre es uno de los metales menos móviles en el suelo, aunque a menudo 
encontramos grandes cantidades en la solución de los suelos, el intervalo de la 
concentración soluble es de 3 a 135 µg/L. La solubilidad de las formas cationicas 
y anionicas decrece a pH mayores de 7 a 8 y debido a esto, una forma de 
disminuir el daño por las grandes concentraciones de calcio es la de elevar el pH 
de los suelos a valores mayores de 7 (Lindsay, 1979; Xian, 1989). 
 
Cromo 
El Cr se encuentra en el suelo principalmente como Cr
3+
 y en estructuras 
minerales, o forma mezclas con óxidos de Fe
3+
. El contenido de este elemento 
en las plantas está controlado principalmente por el Cr soluble en los suelos, 
usualmente se ha observado un alto contenido de este elemento en raíces más