Edafología. Volumen 5. Diciembre 1998. pag 129-134.

 

DISPONIBILIDAD DE NÍQUEL EN UN SUELO FUERTEMENTE CALCÁREO Y SU INCIDENCIA SOBRE LA SOLUBILIDAD DE CALCIO Y MAGNESIO

 

Gloria Palacios, Ignacio Gómez, Jorge Mataix y César Guerrero.

División de Química Agrícola, Facultad de Ciencias. Universidad de Alicante. Apdo. 99, 03080 Alicante (España).

 

INTRODUCCIÓN

MATERIALES Y METODOS

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

REFERENCIAS

RESUMEN

ABSTRACT

 

 

INTRODUCCIÓN

La adición de metales pesados a un suelo origina una serie de incidencias, las reacciones y relaciones que tienen lugar en el seno del suelo, se ven alteradas por los metales adicionados externamente al mismo y ésto además depende de múltiples factores, de las características físico-químicas del suelo, de la concentración de metal pesado en la disolución del mismo, de la existencia de cultivos, de las condiciones climáticas, etc. Por otro lado, la biodisponibilidad de estos elementos estará influenciada en virtud de las características del suelo y de los materiales adicionados al mismo.

La naturaleza del suelo juega un papel fundamental en la disponibilidad de metales y en su comportamiento a nivel de suelo-planta, los suelos calcáreos con un pH elevado o bien un aumento del pH de la disolución del suelo por cualquier incidencia ocasiona una gran retención de estos elementos, fijándolos en formas no disponibles para las plantas, mientras que una disminución del mismo origina una mayor disponibilidad de estos elementos en el suelo (Sauerbeck, 1991; Gaszczyk y Jackowska, 1991; Evans et al., 1995).

La presencia y el tipo de cultivos también afecta al comportamiento de los metales pesados en el suelo, puesto que las condiciones de la rizosfera modifican la disponibilidad de estos elementos (Basta y Tabatabai, 1992; Chen et al., 1995).

Por otra parte, estos metales al introducirse de forma externa en el suelo, entrarán en la dinámica del mismo, sufriendo una serie de reacciones de adsorción, precipitación, etc. Estas reacciones se producen en mayor o menor extensión dependiendo del tipo de metal, y del material presente en el suelo. En el caso del Ni, éste tiene poca tendencia a ser fijado en formas no intercambiables (Berrow y Mitchel, 1980; Emmerich et al., 1982). Estas reacciones tenderán a modificar las relaciones fase sólida-fase disolución de otros elementos en el suelo, al interferir en su dinámica.

En cuanto a los materiales presentes o adicionados al suelo como enmendantes, también modificarán la movilidad y disponibilidad de estos elementos en el suelo, obteniéndose comportamientos distintos si estos materiales son lodos de depuradora, turba, fertilizantes inorgánicos, enmiendas alcalinas, etc. (Lorenz et al., 1994, Gorlach y Gambús, 1991).

Por lo tanto, con nuestro trabajo se ha tratado de evaluar la disponibilidad para las plantas del metal pesado Ni a lo largo del tiempo, cuando este elemento se adiciona conjuntamente con un residuo D orgánico y estimar el efecto de éste, en distintas concentraciones, sobre la solubilidad de cationes divalentes como Ca y Mg, abundantes, en particular el primero, en un suelo calcáreo.

 

 

MATERIALES Y METODOS

El experimento se planteó en condiciones controladas de laboratorio, mediante una incubación a temperatura controlada, humedad constante y sin lixiviación, para acotar de esta forma las variables experimentales, considerando únicamente como variable la concentración de Ni adicionada al suelo.

El estudio se desarrolló en un incubador con control de temperatura, siendo la temperatura de trabajo de 25 ± 2°C y la humedad de las muestras de 2/3 de la capacidad de campo.

Para la realización del estudio se empleó un suelo fuertemente calcáreo, clasificado taxonómicamente como Regosol calcárico, cuyas características físico-químicas se muestran en la Tabla 1. Como vehículo de aporte del metal pesado se empleó lodo de depuradora.

Se plantearon 4 tratamientos, uno control (SL0), -suelo + lodo y tres con distintos niveles de Ni, (SL1, SL2, SL3), -suelo + lodo + níquel-, los niveles de Ni establecidos fueron 60, 120 y 240 mg/Kg­ suelo seco, respectivamente. El metal pesado fué adicionado como NiCl2 · 6H2O. La cantidad de lodo empleada fué idéntica para todos los tratamientos y correspondiente a una aplicación de 60 tm de lodo · ha ­1 de suelo.

Para el desarrollo del ensayo se mezcló la sal de Ni con el lodo previamene molido, posteriormente esta mezcla se adicionó al suelo homogéneamente, disponiéndose en tiestos, éstos se llevaron a una humedad inicial de 2/3 de su capacidad de campo, humedad que se mantuvo a lo largo de todo el tiempo de experimentación.

El estudio se planteó a lo largo de 12 semanas, con muestreos semanales, en los que se tomaban 3 tiestos por tratamiento, procediéndose al secado de la muestra y tamizado a 2 mm de luz, para su posterior análisis.

Se determinó la disponibilidad de Ni en extracto acuoso (1:5), en DTPA (1:2) y acetato amónico 1 N (1:10), y la solubilidad de Ca y Mg a partir de un extracto acuoso (1:5), determinándose todos los elementos mediante espectrofotometría de absorción atómica.

 

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados obtenidos en el estudio de la evolución y disponibilidad de níquel a lo largo del tiempo de experimentación, se muestran en la Tabla 2. En las dos fracciones que se reseñan, se observa que el contenido en Ni disponible aumenta de forma proporcional con el incremento de metal en el medio, y que su disponibilidad disminuye con el tiempo, lo que indica que el Ni es fijado en formas no disponibles en el suelo y además no fácilmente intercambiables, puesto que tanto la fracción determinada en DTPA que se relaciona con la cantidad de metal disponible para los cultivos, como la fracción determinada en acetato amónico, que nos muestra la cantidad de metal fácilmente disponible, disminuyen con el tiempo de incubación. En la fracción de Ni soluble el comportamiento observado también fué similar al de las otras dos fracciones, únicamente durante las dos primeras semanas se mantiene una cantidad de Ni soluble en medio acuoso, que osciló entre 1 - 1.5 mg de Ni/Kgs suelo para la primera semana y 0.85-1 mg Ni/Kg suelo en la segunda semana, observándose los valores más altos en los tratamientos más elevados de Ni, en las semanas posteriores y hasta el final del experimento, ninguna cantidad de Ni soluble fué detectada.

Esta disminución en la disponibilidad de Ni observada en todas las fracciones, la podemos relacionar con las características del suelo en cuanto a pH, % de arcilla, capacidad de intercambio catiónico y contenido en carbonato activo, ya que estos parámetros juegan un papel muy importante en la inmovilización de los metales pesados en el suelo, observación que es constatada también por otros investigadores en experimentos sobre el tema (Estan et al., 1987; Tuin y Tells, 1990; Sharma et al., 1991; Miller et al., 1992).

Lo más destacable es que las cantidades adicionadas inicialmente disminuyen de forma importante al final del experimento, los porcentajes de disminución en la disponibilidad con respecto a las cantidades de Ni iniciales, oscilan entre el 80-90 %, destacando una reducción mayor en los tratamientos más altos de Ni (SL2 y SL3) frente al tratamiento SLl.

Por otra parte, la fijación de Ni puede estar modificada por la presencia del lodo de depuradora, en el sentido que este material aplicado al suelo, favorece la solubilidad de los metales pesados en el mismo, dependiendo de las características propias del elemento y de la solubilidad de la materia orgánica del residuo, tal como consideraron entre otros investigadores, Anderson y Christensen (1983) y Weissenhorn et al. (1995).

Esta fijación de Ni en el suelo puede llevar asociada una desorción o modificación de la solubilidad de otros elementos abundantes en el suelo. Esta observación parece justificarse a la vista de los resultados obtenidos de Ca y Mg soluble (Tabla 3). En ésta se observa que con respecto al tratamiento SL0, los tratamientos con Ni presentan concentraciones en Ca y Mg solubles más elevadas.

En particular para el Ca, se aprecia que este elemento muestra un incremento en su solubilidad de forma proporcional a la cantidad de Ni del tratamiento, a más Ni en el medio se observa una mayor desorción de Ca, esto se relaciona con la posibilidad de que el Ni ocupe los lugares de adsorción del Ca, tal como ya fue observado por Harter (1992), sustitución que puede tener su explicación en la similitud existente entre los radios iónicos e hidratados de ambos elementos.

 

 

REFERENCIAS

Anderson, P.R., Christensen, T.H. (1983): Parameters controlling the distribution of Cd, Co, Ni and Zn in soils. International Conference: "Heavy metals in the Environment", vol. 2, pp. 1187-1190.

Basta, N.T., Tabatabai, M.A.(1992): Effect of cropping systems on adsorption of metals by soils: II- Effect of pH. Soil Sci. 153(2), 195-204.

Berrow, M.L., Mitchel, R.L. (1980): Location of trace elements in soil profiles: total and extractable contents of individual horizons. Earth Sciences 71, 103-121.

Chen, J.H., Czajka. D.R., Lion, L.W., Shuler, M.L., Ghiorse, W.C. (1995): Trace metal mobilization in soil by bacterial polymers. Environ. Health Perspect. 103 (suppl. 1), 53-58.

Emmerich, W.E., Lund, L.J., Page, A.L., Chang, A.C. (1982): Movement of heavy metals in sewage sludge-treated soils. J. Environ. Qual. 11(2), 174-178.

Están, M.T., Bolarín, M.C., Guillen, M.G., Caro, M. (1987): Adsorción de níquel en suelos calizos. Aplicación de la isoterma de Langmuir y modificaciones. Agrochim. XXXI (4-5), 344-354.

Evans, L.J., Spiers, G.A., Zhao, G. (1995): Chemical aspeects of heavy metal solubility with reference to sewage sludge amended soils. Intern. J. Environ. Anal. Chem. 59, 291-302.

Gaszczyk, R., Jackowska, I. (1991): Sorption of nickel, cobalt and chromium in minerla soils. Polish J.Soil Sci. XXXIV/1, 35-40.

Gorlach, E. , Gambús, F. (1991): The effect of liming, adding peat, and phospjhorus fertilization on the uptake of heavy metals by plants. Polish J. Plant Sci. XXIV/2, 199-204.

Harter, R.D., (1992): Competitive sorption of cobalt, copper and nickel ions by a calcium saturated soil. Soil Sci. Soc. Am. J. 56, 444-449.

Lorenz, S.E., Hamon, H.E., Mc Grath, S.P., Holm, P.E., Christensen, T.H. (1994): Applications of fertilizer cations affect cadmium and zinc concnetrations in soil solutions and uptake by plants. European J. Soil Sci. 45, 159-165.

Miller, R.M., Stilzer, L.S., Articola, J.F., Fuller, W.H. (1992): Effect of four alcohols on adsorption, desorption and movement of cadmium, nickel and zinc through soil. Chemosphere 24, 18551866.

Sauerbeck, D.R. (1991): Plant, element and soil properties govrning uptake and availability of heavy metals derived from sewage sludge. Water, Air Soil Pollut. 57-58, 227-237.

Sharma, Y.C., Prasad, G., Rupainwar, D.C. (1991): Removal of Ni (II) from aqueous solutions by sorption. Intern. J. Environmental Studies 37, 183-191.

Tuin, B.J.W., Tels, M. (1990): Removing heeavy metals from contaminated clay soils by a extraction with hydrochloric acid, EDTA or hypochlorite solutions. Environ. Techn. 11, 1039-1052.

Weissenhorn, I., Mench, M., Leyval, C. (1995): Bioavailability of heavy metals and arbuscular mycorrhiza in a sewage sludgeamended sandy soil. Soil Biol. Biochem. 27 (3), 287-296.

 

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