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Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal
Rev. Int. Contam. Ambie. 30 (4) 379-391, 2014
EFECTO DE LA APLICACIÓN DE LODOS CRUDOS DE LA INDUSTRIA TEXTIL EN LA
PRODUCTIVIDAD Y EN LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LECHUGA (
Lactuca sativa
)
Willian Alfredo NARVÁEZ-ORTÍZ, Adalberto BENAVIDES-MENDOZA*,
Mario Ernesto VÁZQUEZ-BADILLO y Marcelino CABRERA-DE LA FUENTE
Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, México
*Autor de correspondencia: abenmen@gmail.com
(Recibido marzo 2013; aceptado agosto 2014)
Palabras clave: fertilizantes, análisis microbiológicos, metales, lodo residual
RESUMEN
Los lodos industriales constituyen un serio problema de contaminación, pero en algu-
nos casos su uso puede aportar benefcios agrícolas y ambientales. El objetivo de este
trabajo Fue determinar el eFecto de lodos textiles aplicados a un sustrato de turba de
musgo y perlita, sobre la productividad y la composición química de la lechuga. Los
lodos Fueron caracterizados bajo la NOM-004-SEMARNAT-2002. Se utilizó lechuga
de la variedad
Great Lakes
que fue trasplantada en macetas de 14 L donde se mezcló
el sustrato con el lodo textil en concentraciones de 0, 5, 10, 15 y 20 %. La fertilización
se realizó aplicando una solución Steiner. El contenido de minerales en las plantas
presentó efectos positivos al aplicar lodos textiles ya que aumentó la concentración de
N, P, K, Ca, Na, Zn, Cu, Mn y Fe en 30.88, 43.46, 50.11, 15.81, 70.46, 257.5, 32.55,
126.8 y 1.04 %, respectivamente, mientras que para el Mg el testigo fue superior. La
vitamina C se incrementó en 21 % al aplicar lodos textiles a una concentración del 20 %.
La capacidad antioxidante aumentó en 4.63 % al aplicar lodos textiles a una concen-
tración del 5 %. La biomasa no se vio afectada por la aplicación de lodos textiles,
cuyos valores Fueron estadísticamente iguales al testigo. Con respecto a los metales
pesados no se encontró en los tejidos vegetales la presencia de dichos elementos en
concentración mayor a la indicada por las normas de salud e ingesta diaria. Para el
caso de microorganismos patógenos se encontró transferencia de coliformes fecales
y huevos de helmintos del lodo textil a las plantas pero con valores por debajo de los
establecidos por las normas de salud.
Key words: fertilizers, microbiological analysis, metals, wastewater sludge
ABSTRACT
The industrial sludge is a serious pollution problem, but in some cases its use can be ben
-
efcial in agriculture and also to the environment. The aim oF this study was to determine
the eFFect oF textile sludge applied to a substrate (mixture oF peat moss and perlite) on
productivity and chemical composition oF lettuce. The sludge was characterized using the
NOM-004-SEMARNAT-2002. The lettuce oF the variety Great Lakes was transplanted
into pots oF 14 L with a mix oF peat moss and perlite. The textile sludge was added to
this substrate in concentrations oF 0, 5, 10, 15 and 20 %. The Fertilization was perFormed
with a Steiner Fertilizer solution. The plant mineral content had positive eFFects with the
W.A. Narváez-Ortíz
et al.
380
application of the textile sludge, showing a concentration increase of N, P, K, Ca, Na,
Zn, Cu, Mn and Fe of 30.88, 43.46, 50.11, 15.81, 70.46, 257.5, 32.55, 126.8 and 1.04 %
respectively, while for the control treatment the Mg content was higher. Likewise the
content of vitamin C increased 21 % by applying the sludge at a 20 % concentration.
The antioxidant capacity increased in a 4.63 % by applying sludge at a 5 % concentra
-
tion. The biomass was not affected by the addition of textile sludge, its values were not
statistically different from the control. Heavy metals were not found in plant tissues at
concentrations higher than the indicated by the health standards and the recommended
standards of daily intake. We found fecal coliforms and helminth eggs in the plants grown
in the textile sludge, but the values were below the established health standards.
INTRODUCCIÓN
El incremento de la población ha ocasionado una
gran producción de residuos sólidos, entre los que
se encuentran los lodos generados en plantas de tra-
tamientos de aguas residuales (Salcedo-Pérez
et al.
2007).
Con el aumento en la demanda de productos
textiles, la industria ha acrecentado los volúmenes
de descargas de aguas residuales, lo que se ha cons
-
tituido como uno de los principales problemas de
contaminación en el mundo (Dos Santos
et al.
2007).
La fabricación de los diferentes productos textiles se
lleva a cabo utilizando procesos de limpiado, lanzado,
estirado, acabado y teñido, entre otros, como resultado
de estas actividades se generan aguas residuales que
contienen fenoles, sulfuros, cromo y colorantes. Estos
últimos constituyen uno de los contaminantes más
visibles a causa de su color, siendo además algunos de
ellos de difícil degradación (Garcés y Peñuela 2007).
Existen diversas alternativas para la disposición de
lodos, desde depositarlos en rellenos sanitarios e inci-
nerarlos, hasta utilizarlos provechosamente en la pro
-
ducción vegetal. Sin embargo, hay limitaciones para
su utilización en la agricultura debido a que pueden
presentar carga patógena alta y los metales afectar a
la cadena tróFca a través de los cultivos y contaminar
las aguas freáticas (Legret
et al.
1988, Cennaro
et al.
1991, Barbarick
et al.
2004). De allí, que la metodolo
-
gía de aplicación debe guiarse por criterios sanitarios
y agronómicos, así como por el contenido de metales
pesados, tanto de los lodos como de los suelos recep-
tores (Castro
et al.
2007).
El uso agrícola de los lodos residuales textiles
puede ser una alternativa que proporcione un doble
beneFcio: 1) el ambiental, al eliminarse los sub
-
productos sin alteración signiFcativa del equilibrio
ecológico, 2) el agrícola, al modiFcar, manipular o
incorporar los lodos en los sustratos o suelos para
así mejorar las características físicas y la concentra
-
ción de nutrimentos de los materiales mencionados
(Benavides-Mendoza
et al.
2007).
Considerando lo anterior los objetivos de este tra
-
bajo fueron evaluar si la aplicación de lodos textiles
crudos al sustrato de crecimiento origina cambios
negativos en la biomasa y composición química de
plantas de lechuga y, por otra parte, si existe transfe
-
rencia de metales pesados o patógenos por parte del
lodo hacia las plantas bajo cultivo.
MATERIALES Y MÉTODOS
El experimento se llevó a cabo en un invernadero
de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro,
ubicada en Saltillo, Coahuila, en la latitud norte 25º
23’ y longitud oeste 101º 02’, con una altitud de 1743
msnm. Se usaron lodos crudos de la empresa “Fábrica
La Estrella”, S.A. de C.V. (FLESA), ubicada en el
municipio de Parras de la ±uente, Coahuila. Estos
sólidos que constituyen el subproducto cuentan con
certiFcado de no peligrosidad para el ambiente,
con base en el análisis de corrosividad, reactividad,
explosividad, toxicidad, in²amabilidad y biológico-
infeccioso (CRETIB) de la Ley General de Equilibrio
Ecológico y Protección al Ambiente (LGEEPA) de la
Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales
(SEMARNAT). Los lodos fueron colectados del cen-
tro de conFnamiento de la empresa y se analizaron
de acuerdo con la NOM-004-SEMARNAT-2002
(SEMARNAT 2002) en un laboratorio certiFcado por
la Entidad Mexicana de Acreditación, A. C. (EMA)
para veriFcar la presencia y concentración de coli
-
formes fecales,
Salmonella
sp., huevos de helmintos,
arsénico (As), cadmio (Cd), cromo (Cr), cobre (Cu),
plomo (Pb), mercurio (Hg), níquel (Ni) y zinc (Zn).
Adicionalmente se determinó la salinidad, la sodici-
dad, las características físicas y de fertilidad según la
NOM-021-SEMARNAT-2000 (SEMARNAT 2000).
Los lodos fueron mezclados con el sustrato de turba
de musgo y perlita (relación 70:30 v/v) en concen-
traciones de 5, 10, 15 y 20 %, estableciendo además
un testigo sin aplicación de lodo. Las mezclas fueron
APLICACIÓN DE LODOS TEXTILES EN LECHUGA
381
colocadas en macetas de polietileno de color negro
con capacidad de 14 L. Como material biológico
se utilizaron plántulas de lechuga (
Lactuca sativa
)
de la variedad
Great Lakes
, las cuales germinaron
sobre turba de musgo y perlita (70:30 v/v). A los 20
días después de la siembra fueron trasplantadas a las
macetas que contenían las mezclas de sustrato y lodo,
a razón de una planta por maceta. La incorporación
de nutrimentos fue a través de la solución nutritiva
de Steiner (Steiner 1961) mediante un sistema de
riego por goteo.
Los lixiviados de los sustratos se monitorearon
durante el transcurso del cultivo y se les determinó
el pH y la conductividad eléctrica (CE) con un po
-
tenciómetro marca Hanna modelo Combo.
Se realizó un único muestreo al alcanzar las plan
-
tas la etapa de madurez necesaria para la cosecha,
que ocurrió a los 64 días después del trasplante (ddt).
En dicho muestreo se determinaron las variables
descritas a continuación.
Para el peso fresco (PF) de la parte aérea se separó
ésta de la raíz a la altura de la corona y se pesó en
una balanza digital de la marca Medí Data modelo
PS-5. Posteriormente, para obtener el peso seco (PS),
las muestras fueron colocadas en una estufa deshi
-
dratadora marca Robertshawa a 60
0
C durante 72 h,
transcurrido ese tiempo se pesaron en una balanza
analítica de la marca Ohaus modelo Pioneer. Se de
-
terminó la concentración de nitrógeno total (Nt) por
el método micro Kjelhdal (AOAC 1980), fósforo (P)
por el método colorimétrico (AOAC 1980) y para el
potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), sodio (Na),
hierro (Fe), manganeso (Mn), cobre (Cu) y zinc (Zn)
se utilizó un espectrofotómetro de absorción atómica
marca Varian AA-1275, de acuerdo con los métodos
descritos por Rick
et al.
(1976). La concentración de
vitamina C se determinó por el método volumétrico
(AOAC 1980).
Para el análisis de la capacidad antioxidante total
en hojas se utilizó un equipo de ensayo del estado
total de antioxidantes Calbiochem
®
que consta de
una solución amortiguadora de fosfato (pH 7.2),
cromógeno (metmioglobina y ABTS
®
[catión radi-
cal 2,2-azinobis-(3-etilbenzotiazolin-6-sulfonato)]),
sustrato (peróxido de hidrógeno estabilizado) y como
estándar se utilizó trolox (6-hidroxi-2, 5, 7, 8-tetra
-
metilcroman-2-ácido carboxílico) en concentración
2.3 mM. Las hojas colectadas fueron congeladas de
inmediato con nitrógeno líquido hasta su llegada al
laboratorio, donde se depositaron en morteros de
porcelana enfriados previamente. El tejido vegetal
fue molido mientras se aplicaba constantemente
nitrógeno líquido. Una vez terminada la molienda se
tomaron 5 g del tejido macerado y se depositaron en
tubos de plástico, se agregaron 10 mL de amortigua-
dor de fosfato pH 7.2. Posteriormente se centrifug
ó a
3000 rpm por 10 min. Del sobrenadante se tomaron
20 µL que se colocaron en microtubos para centrífuga
con 1 mL de cromógeno. La lectura de la absorban-
cia se llevó a cabo en un espectrofotómetro de UV-
Visible marca Thermo electron modelo Biomate 5, a
una longitud de onda de 600 nm. A continuación se
le agregaron 200 µL del sustrato, tras una espera de
3 min se tomó una segunda lectura. La fórmula para
calcular la capacidad antioxidante total fue:
Concentración de
antioxidantes (mM)
(2.03
mM
)(
∆Ablanco
∆Amuestra
)
(
∆Ablanco
∆Aestándar
)
=
El diseño experimental utilizado fue completa-
mente al azar con 15 repeticiones, siendo la unidad
experimental una maceta con una planta de lechuga.
Los datos se sometieron a un análisis de varianza y
pruebas de medias Tukey (
α
≤ 0.05), así como a un
análisis de correlación de Pearson para la concen-
tración de nutrimentos, con el paquete estadístico
Statistical analysis system versión 6.0 (SAS 2001).
Para el análisis microbiológico y concentración de
metales pesados en lechuga se tomaron al azar cinco
unidades experimentales de cada tratamiento para
obtener una muestra compuesta de 1 kg. Las muestras
fueron conservadas a 4 ºC para su transporte y se
analizaron en un laboratorio acreditado por la EMA
de acuerdo con la NOM-004-SEMARNAT-2002
(SEMARNAT 2002). Los resultados reportados se
consideraron como un índice de la transferencia de
microorganismos y metales del lodo a la planta.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Análisis microbiológico y metales del lodo textil
industrial
De acuerdo con los resultados del análisis micro-
biológico (
Cuadro I
)
según la NOM-004-SEMAR
-
NAT-2002 (SEMARNAT 2002), el lodo textil fue
categorizado tipo C por el contenido de coliformes
fecales, lo que permite su uso con ±nes agrícolas,
forestales y como mejorador de suelos.
El lodo textil industrial (
Cuadro II
)
presentó
concentraciones muy por debajo de lo indicado por la
NOM-004-SEMARNAT-2002 (SEMARNAT 2002),
para As, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg, Ni y Zn, clasi±cándolo
como un material excelente, con características ade
-
cuadas para su uso en la producción agrícola.
W.A. Narváez-Ortíz
et al.
382
Análisis fsicoquímico del lodo textil industrial
Los resultados del análisis de salinidad y sodici-
dad del extracto de saturación de los lodos textiles
crudos mostraron una conductividad eléctrica de
20.8 mS/cm, califcándolo como extremadamente
salino. Por otra parte su pH de 8.4 lo convierte en
material alcalino de acuerdo con la NOM-021-SE-
MARNAT-2000 (SEMARNAT 2000). Se encontra-
ron concentraciones altas de cloruros (15.5 meq/L)
y bicarbonatos (5.12 meq/L), una concentración
media de sodio (3.713 meq/L) y moderadamente
baja de sulFatos (21.95 meq/L; Richards 1980). Por
las características anteriores el uso de estos lodos no
puede ser indiscriminado y se requiere una adecuada
supervisión (Otero
et al.
1996). Lo anterior debido
a que un empleo incorrecto puede ocasionar efectos
indeseables (Felipó 1995), como es la reducción del
desarrollo de las plantas debido a un aumento en el
potencial osmótico del medio de crecimiento y, en
consecuencia, de su potencial hídrico, así como res
-
tricciones en la absorción de nutrientes, presencia de
efectos tóxicos y quemaduras (Madueño-Molina
et
al.
2006, Villa
et al
. 2006, Martínez-Villavicencio
et
al.
2011). Por ello, no fue posible su uso directo como
sustrato y se mezcló con musgo de turba y perlita
para diluir las sales presentes. Estudios anteriores
(Benavides-Mendoza
et al.
2007) indicaron que los
lodos textiles deben mezclarse con musgo de turba
en una proporción en volumen no mayor del 25 %
por su alto contenido de sales.
Dentro de las características Físicas el lodo textil
presentó una textura franco arcillosa, con una densi-
dad aparente de 1.05 g/cm y un 58 % de porosidad,
contenido de materia orgánica de 4.69 % que se
clasifca como alto, así como 3 % de carbonatos.
En cuanto al análisis nutrimental del lodo textil
industrial se encontraron concentraciones extracta-
bles muy bajas de P (4.12 mg/kg), N inorgánico bajo
(8.78 mg/kg), un contenido medio de Cu extractable
(1.17 mg/kg), moderadamente alto de Mn extractable
(14.76 mg/kg) y muy alto contenido de Ca (11 500
mg/kg), Mg (1412.50 mg/kg), Zn (56.90 mg/kg) y
±e (213.50 mg/kg), según la NOM-021-SEMAR
-
NAT-2000 (SEMARNAT 2000).
Análisis fsicoquímico de la solución nutritiva
lixiviada
Los lixiviados de la solución nutritiva presentaron
un aumento en el pH y CE (
Cuadro III
)
conforme
se incrementó el volumen de los lodos textiles en el
sustrato. Estos cambios con toda seguridad ocurrieron
en respuesta a las sales y otros compuestos presentes
en el lodo textil crudo.
Peso de las plantas
La
fgura 1
ilustra los resultados para PF y PS,
en donde se encontraron diFerencias signifcativas
entre los tratamientos para estas dos variables. El
PF disminuyó frente al testigo al aplicar 20 % de
lodo. En general, el PF de las plantas se consideró
CUADRO I.
ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DEL LODO INDUSTRIAL TEXTIL CRUDO
Parámetro
Resultado
Límite máximo permisible
NOM-004-SEMARNAT-2002
A
B
C
Unidades en base seca
Coliformes fecales
2.7×10
3
NMP/gST
<1000
<1000
<2000000
NMP/g
Salmonella
Ausente
<3
<3
<300
NMP/g
Huevos de helmintos
0.5 HH/gST
<1
<10
<35
HH/g
NMP = número más probable, HH = huevos de helminto, A = usos urbanos con contacto público directo
durante su aplicación, B = usos urbanos sin contacto público directo durante su aplicación, C = usos
Forestales ó mejoramientos de suelos ó usos agrícolas
CUADRO II.
CONCENTRACIÓN DE METALES PESADOS DEL LODO INDUSTRIAL
TEXTIL CRUDO
Límite máximo permisible NOM-004-SEMARNAT-2002
Metal
Resultados
Excelentes mg/kg
Contaminante Resultados
Excelentes mg/kg
Arsénico
0.165
41
Plomo
17.6
300
Cadmio
2.56
39
Mercurio
7.991
17
Cromo
66
1200
Níquel
22
420
Cobre
323
1500
Zinc
285.7
2800
APLICACIÓN DE LODOS TEXTILES EN LECHUGA
383
adecuado, a pesar de haber obtenido valores infe
-
riores al testigo, rebasando incluso a la reportada
en otros estudios con plantas bajo un buen manejo,
cultivadas en suelo (Aruani
et al.
2008) o hidropo
-
nia (Montero
et al.
2006). En cambio, Mañas
et al.
(2000) aFrman que la aplicación de lodos residuales
al suelo en cantidad de 20 000 kg/ha duplicó el peso
individual de las plantas de lechuga, respuesta no
observada en el presente estudio en las plantas con
el sustrato de musgo de turba y perlita.
Resultados similares se obtuvieron para el PS,
al observar que mediante la aplicación de lodos in-
dustriales textiles se obtuvieron valores por debajo
del testigo (
Fig. 1
).
Sin embargo, la disminución
fue menor a la reportada por Carranza
et al.
(2009)
quien cultivó lechugas en un suelo con CE de 2.6
mS/cm, que es inferior a la CE aportada por los
lodos textiles en los diferentes tratamientos de esta
investigación. Al igual que para el PF, es probable
que esta respuesta frente a la mayor concentración
de lodo textil sea resultado de la salinidad aportada
por el material. Se sabe que la presencia de sales
en alta concentración se asocia con menor biomasa
(Aslam
et al
. 1993, Ebert
et al
. 1999), menor creci-
miento foliar (Curtis y Läuchli 1986) y disminución
en la capacidad fotosintética (Cramer
et al
. 1990).
Concentración de nutrimentos en las hojas de
lechuga
La concentración de macronutrientes presentó di-
ferencias signiFcativas entre los tratamientos (
Fig. 2
).
Para el caso del N y el P el tratamiento con 15 % de
lodo industrial fue el que obtuvo la mayor concentra-
ción. Se sabe que bajo situaciones de exposición a la
salinidad la concentración de estos elementos aumenta
conforme crece la planta (Khan
et al.
1998, Mariña
2001). No se encontraron efectos antagónicos ni sinér-
gicos para estos dos elementos. La absorción del nitró-
geno no se vio afectada directamente por el lodo textil
ni el pH que
é
ste indujo al sustrato, debido a que el N
posee un amplio rango en cual se encuentra disponible
que va de 6.8 a 8. Por otro lado, el P se vio afectado
positivamente con el incremento del lodo textil a pesar
de que é
ste indujo una elevación en el pH del sustrato,
contrario a lo que menciona Mendieta-Muñoz (2011)
que a pH superior a 7.5 disminuye la disponibilidad y
absorción del P. Por su parte el K aumentó junto con
la concentración de lodo textil, seguramente al aporte
adicional del elemento por parte del material. El K
juega un papel relevante en los ajustes de la planta,
que son necesarios para regular la absorción de agua
y el potencial hídrico celular (Marshner 1995). El Ca
mostró una respuesta irregular, con los valores más
altos en los extremos de concentración del lodo textil.
No se dispone de una explicación sobre esta respuesta
ya que, si la presencia del lodo aumentara o disminu-
yera la absorción de este elemento, se observaría en
una tendencia ascendente o descendente con respecto
a la concentración de Ca. Por otra parte, si la absorción
de Ca hubiese sido interferida por un exceso de otros
cationes como el K, Mg y Na se observaría alguna
correspondencia entre las respuestas con dichos ele
-
mentos, lo cual no parece ocurrir. En cuanto al Mg se
observó una tendencia parecida a la del Ca en la que
se encontró una correlación positiva y signiFcativa
entre estos dos elementos (
Cuadro IV
). Esto puede
deberse a que ambos elementos son muy asimilables
en valores altos de pH (Mendieta-Muñoz 2011). Un
efecto similar se dio entre el Ca y el Fe, contrario a lo
indicado por Castellanos y Ojodeagua (2011). Para el
contenido de Na la mayor concentración se presentó
en el tratamiento al 5 % de lodo industrial, en tanto que
disminuyó para el resto de los tratamientos, incluido
el testigo. De nuevo la respuesta no parece responder
a un aumento en la disponibilidad de Na al aumentar
la cantidad de lodo textil incorporado al sustrato.
CUADRO III.
ANÁLISIS FISICOQUÍMICO DE LA SOLU-
CIÓN NUTRITIVA LIXIVIADA
Lodo industrial
adicionado (%)
Solución Steiner lixiviada
pH
CE (mS/cm)
0
6.70
1.56
5
7.65
2.83
10
7.72
4.18
15
7.79
5.48
20
7.91
15.16
1200
1000
800
600
Peso de la planta (g)
400
200
a
a
a
ab
ab
Peso fresco
Peso seco
ab
ab
bc
b
c
0
05
Tratamientos (% de lodo industrial)
10
15
20
Fig. 1.
Efecto de la aplicación de lodos industriales textiles en los
peso fresco y peso seco en plantas de lechuga. Los pro
-
medios con la misma literal no fueron estadísticamente
diferentes según Tukey (α ≤ 0.05)
W.A. Narváez-Ortíz
et al.
384
CUADRO IV.
CORRELACIÓN ENTRE EL CONTENIDO NUTRIMENTAL EN HOJAS DE LECHUGA
N
P
K
Ca
Mg
Na
Fe
Mn
Zn
P
0.70 ns
K
0.59 ns
0.56 ns
Ca
–0.54 ns
–0.02 ns
–0.05 ns
Mg
–0.85 ns
–0.33 ns
–0.29 ns
0.89 *
Na
–0.30 ns
–0.64 ns
–0.69 ns
0.08 ns
0.11 ns
Fe
–0.47 ns
0.05 ns
–0.29 ns
0.92 *
0.79 ns
0.25 ns
Mn
–0.02 ns
–0.30 ns
–0.24 ns
0.31 ns
0.11 ns
0.83 ns
0.41 ns
Zn
0.21 ns
0.36 ns
0.35 ns
0.64 ns
0.25 ns
0.14 ns
0.63 ns
0.64 ns
Cu
–0.08 ns
0.17 ns
–0.70 ns
–0.006 ns
0.01 ns
0.27 ns
0.36 ns
0.02 ns
–0.14 ns
Ns = no signifcativo; * = signifcativo (P < 0.05)
Fig. 2.
Efecto de la aplicación de lodos industriales textiles en el sustrato sobre el contenido de N, P, K, Ca, Mg y
Na en plantas de lechuga. Los promedios con la misma literal no Fueron estadísticamente diFerentes según
Tukey (α ≤ 0.05)
d
3.8
3.6
3.4
3.2
3.0
2.8
Nitrógeno (%)
05
10
15
20
2.6
2.4
c
a
bc
ab
cd
0.32
0.30
0.28
0.26
0.24
0.22
0.20
0.18
0.16
Fósforo(%)
d
a
a
bc
d
2.8
2.6
2.4
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
Potasio (%)
e
c
b
a
b
2.0
1.8
1.4
1.2
1.0
0.8
Calcio (%)
0.6
0.2
c
c
a
c
1.6
0.4
Tratamineto (% de lodo industrial)
a
0.6
0.4
0.3
Magnesio (%)
0.2
0.1
bc
c
ab
bc
0.5
c
1.2
0.8
0.6
Sodio (%)
0.4
0.2
a
d
b
d
1.0
05
10
15
20
05
10
15
20
05
10
15
20
05
10
15
20
05
10
15
20
APLICACIÓN DE LODOS TEXTILES EN LECHUGA
385
Por otro lado, al comparar estos valores de con-
centración de los macronutrientes con los reportados
por Aruini
et al.
(2008), al aplicar N en forma química
y gallinaza, se observa que las concentraciones de
N y Ca son mayores, mientras que las de P y K son
menores. Un caso similar fue el publicado por Oli-
vares
et al.
(2002) al evaluar lechugas hidropónicas
donde las concentraciones de N, P y K son menores,
siendo por otra parte parecidas las de Ca y Mg. Es-
tos resultados parecen indicar que la aplicación de
lodos textiles industriales no se asocia con efectos
negativos en la absorción de los macronutrientes, que
se mantiene por encima de los rangos de suFciencia
(Salisbury y Ross 1992)
La concentración de micronutrientes en los tejidos
vegetales (
Fig. 3
) mostró resultados diversos según el
elemento. El Cu y el Zn no mostraron cambio frente
al testigo en los tratamientos con menor contenido de
lodo. Sin embargo, con los mayores porcentajes de
lodo sí hubo cambios. La respuesta fue negativa en
el caso del Cu y positiva para el Zn. En cuanto al Fe
y al Mn no se observó respuesta que indique que la
absorción de los elementos se incrementa o disminuye
en consideración al contenido de los lodos textiles en
el sustrato. Ello hace difícil aFrmar que la absorción
de estos metales sea debida a la alta concentración
presente en los lodos textiles. Udovenko (1985) sos
-
tiene que los micronutrimentos frenan la acumulación
de iones tóxicos en las plantas, lo que conlleva a un
incremento de la tolerancia al estrés. Sin embargo,
es necesario destacar que estos funcionan solamente
en suelos débilmente salinizados y que cuando los
niveles de sales son altos, el efecto puede revertirse y
ser perjudicial para las plantas (González
et al.
2002).
Contenido de vitamina C en hojas de lechuga
Se obtuvo una tendencia ascendente en el contenido
de vitamina C conforme se incrementó el contenido
del lodo textil industrial en el sustrato (
Fig. 4
). Vallejo
y Estrada (2004) mencionan que el contenido nutri-
cional promedio de la lechuga en cuanto a vitamina
C es de 18 mg/100 g, valor cercano al obtenido por
el testigo. Mientras que los estudios realizados por
Ismail y ±un (2003) con lechuga en un sistema de
producción orgánico reportaron valores similares a
los del tratamiento con 20 % de lodo industrial, lo
b
600
580
560
540
520
500
480
460
Hierro (mg/kg)
440
420
420
c
c
a
d
cd
550
500
450
400
350
300
250
Manganeso (mg/kg)
200
150
b
d
a
c
b
10
9
8
7
6
Cobre (mg/kg)
5
4
b
b
a
c
d
300
250
200
150
Zinc (mg/kg)
Tratamientos (% de lodo industrial)
05
10
15
20
05
10
15
20
05
10
15
20
05
10
15
20
100
50
c
b
a
b
Fig. 3.
Efecto de la aplicación de lodos industriales textiles en el sustrato sobre el contenido de micronutrimentos en plan-
tas de lechuga. Los promedios con la misma literal no fueron estadísticamente diferentes según Tukey (α ≤ 0.05)
W.A. Narváez-Ortíz
et al.
386
cual parece indicar cierta similitud en la respuesta de
la vitamina C foliar frente al tratamiento orgánico,
así como a la aplicación de los lodos industriales. El
incremento de la vitamina C en la lechuga pudiera
provenir del ajuste de la planta frente a la condición
salina inducida por el lodo sobre la solución (Krauss
et al
. 2006), ya que aquel da lugar a un aumento de
la conductividad eléctrica de la solución nutritiva. Se
sabe que la vitamina C foliar está involucrada en una
gran cantidad de procesos biológicos, muchos de los
cuales se dirigen al balance redox y al control del estrés
oxidante (Rice-Evans 2001, Marín
et al.
2004) que son
modiFcados por la salinidad. Asimismo, Serio
et al.
(2004) reportaron que un aumento en la cantidad de
sales en la solución de riego se traduce en una mayor
concentración de vitamina C.
Capacidad antioxidante total
No se encontraron diferencias estadísticamente
signiFcativas para la capacidad antioxidante total entre
los tratamientos de aplicación de lodo industrial y el
testigo sin aplicación. Se observó, sin embargo, una
mayor capacidad antioxidante al aplicar el lodo textil
industrial al 5 % en comparación con las concentra-
ciones mayores del mismo (
Fig. 5
). Es posible que
esta respuesta negativa frente a la cantidad de lodo
industrial aplicado sea el resultado de la condición de
estrés inducida por las sales contenidas en los lodos
(Hernández
et al.
2000). La salinidad causa en las plan-
tas la producción excesiva de especies reactivas del
oxígeno (Mittler 2002, Chookhampaeng
et al
. 2008),
que alteran el metabolismo celular normal mediante el
daño oxidante a lípidos, proteínas y ácidos nucleicos
(Zhu 2001, Imlay 2003). Es por ello que las plantas
han desarrollado mecanismos de protección como la
síntesis de antioxidantes (Harinasut
et al.
2003), que
son el conjunto de compuestos que se determinan al
medir la capacidad antioxidante total. Cuando las
plantas son sometidas a la salinidad, en el corto plazo
responden acumulando antioxidantes (Frary
et al.
2010) y ello eleva de forma transitoria la capacidad
antioxidante total (Mittova
et al.
2002). Sin embargo,
la exposición a tiempos largos de salinidad parece que
causa una disminución en la capacidad antioxidante,
que fue lo que re±ejaron los resultados aquí obtenidos.
Cantidad de microorganismos patógenos y meta-
les pesados en las hojas de lechuga
La cantidad de los microorganismos patógenos
en la lechuga mostró valores similares entre los tra
-
tamientos (
Cuadro V
).
En cuanto al contenido de
coliformes fecales los resultados están por debajo de
los límites permisibles que establece la NOM-093-
SSA1-1994 (SSA 1994). En el caso de huevos de
helmintos los resultados fueron similares entre los
tratamientos, manteniéndose por debajo de los crite
-
rios recomendados por la NOM-EM-034-FITO-2000
(SAGARPA 2000) y la NOM-004-SEMARNAT-2002
(SEMARNAT 2002).
Estas dos últimas normas, aunque no están enfo
-
cadas a los alimentos, pueden constituir un indicador
de la posibilidad de transferencia de los patógenos del
sustrato hacia las plantas. Para el caso de
Salmonella,
ésta se hizo presente en todos los tratamientos en la
misma cantidad, a pesar de que los análisis del lodo y
del agua de riego dieran como resultado ausencia de
la misma. Lo que podría apuntar a la posibilidad de
una contaminación externa a los lodos o en su caso
50
40
30
20
c
b
b
b
a
Tratamiento (% de lodo industrial)
Contenido de vitamina C (mg/100 g)
10
10
05
10
15
20
Fig. 4.
Efecto de la aplicación de lodos industriales textiles en
el sustrato sobre el contenido de vitamina C en lechuga.
Los promedios con la misma literal no fueron estadísti
-
camente diferentes según Tukey (α ≤ 0.05)
Fig. 5.
Efecto de la aplicación de lodos industriales textiles en la
capacidad antioxidante total en lechuga. Los promedios
con la misma literal no fueron estadísticamente diferentes
según Tukey (α ≤ 0.05)
0.44
0.42
0.40
0.38
Capacidad antioxidante total (mM/g)
0.36
05
10
15
20
Tratamiento total (% de lodo industrial)
ab
a
ab
b
b
APLICACIÓN DE LODOS TEXTILES EN LECHUGA
387
a una propagación de esta bacteria por la presencia
de características adecuadas como es la humedad,
la temperatura y las concentraciones elevadas de
nutrientes (Byappanahalli y Fujioka 1998). Se conoce
por otro lado la gran movilidad y facilidad de estas
bacterias para entrar en las plantas por medio de los
estomas, radículas en germinación y áreas emergen
-
tes de las raíces laterales (Huang 1986, Hallmann
et
al
. 1997, Sturz
et al.
2000). Estos microorganismos
pueden sobrevivir cuando se encuentran en las áreas
húmedas y protegidas del vegetal (Seoanez 1987).
Para la concentración de metales pesados en las
partes aéreas de plantas de lechuga los análisis no
detectaron presencia de As, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg y
Ni. Esto puede deberse a que los metales pesados
preferentemente se quedan en el córtex de las raíces
(Zimdahl y Koeppe 1977), así como al alto pH de
los lodos textiles que este in±uye negativamente
en su disponibilidad, aumentando para el caso del
Hg en un rango de pH de 4.0 a 5.0 (McLaughlin
et al.
1999). Mientras que para la buena absorción
de Pb, Cd, Ni y Cu los valores adecuados de pH
deben de ser inferiores a 6.5 (Brown
et al.
1989,
Kabata-Pendias y Pendias 2001). Por su parte el Cr
incrementa su disponibilidad a partir de un pH infe
-
rior a 5.5 y superior a 8.0. En general la mayoría de
los metales pesados tienden a estar más disponibles
con pH bajo, exceptuando el metaloide As, el cual
muestra mayor disponibilidad con pH mayor a 7.0
(Kabata-Pendias 2011), aunque tiende a precipitarse
formando hidróxidos con pH moderadamente altos,
similares a los presentados por los lixiviados de los
lodos de este estudio (Brown
et al.
1989). Por otra
parte, el alto contenido de materia orgánica presente
en los lodos industriales pudo inhibir la biodisponi
-
bilidad de algunos metales (Basta
et al.
2005), como
en el caso especí²co del Cu (Domènech 1995). Un
efecto similar de inmovilización se ha reportado
por los carbonatos para el Cd (Rooney
et al.
2006,
Zhao
et al.
2006), Ni (Kukier y Chaney 2001) y
otros metales, con lo que se reduce de esta forma
la ²totoxicidad. Es posible que haya ocurrido un
efecto antagónico entre los altos contenidos de Ca,
Fe y Zn presentes en el lodo industrial y el Ni (Wood
et al.
2004) y el Cd (Perez-Carreras
et al.
2004). En
particular el Pb y el As parecen mostrar antagonis-
mo con el Zn (Kabata-Pendias y Pendias 2001). En
la literatura se describen efectos tanto antagónicos
como sinérgicos entre los elementos mencionados
(Williams y David 1976, Welch
et al.
1999). Sin
embargo, los efectos conjuntos son complejos y
difíciles de modelar ya que dependen, entre otros
factores, de la concentración y de la disponibilidad
de los elementos, de la concentración y de la activi-
dad de la materia orgánica, así como de la actividad
biológica de las raíces y de los microorganismos
asociados. En este sentido Kabata-Pendias (2011)
señala que cada elemento parece mostrar niveles
de bioacumulación preferencial en las plantas. En
general se presenta el siguiente orden de alta a baja
bioacumulación: Cd, Zn, Hg, Pb, As, Ni y Cr . Sin
embargo, otros autores como Intawongse y Dean
(2006) indican que la biodisponibilidad de los me-
tales presentes en los sustratos muestra el siguiente
orden de mayor a menor disponibilidad: Mn, Zn,
Cd, Cu y Pb (2006). Lo anterior parece indicar que
la respuesta de acumulación de metales en los tejidos
de las plantas está relacionada de forma compleja a
múltiples factores. El Zn (
Fig. 3
) probablemente se
acumuló en las plantas en gran concentración debido
a su alta disponibilidad en el lodo industrial. Sin em-
bargo, las concentraciones elevadas de Zn no superan
los limites permisibles de ingesta diaria que son de 12
y 15 mg/día
para mujeres y hombres, respectivamente
(Nirmal
et al.
2007). Aunque se ha reportado que por
lo general los efectos tóxicos del Zn sólo se presentan
a partir de la ingesta prolongada de dosis superiores a
los 150 mg (Olivares-Grohnert
et al.
2010).
CUADRO V.
ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO DE PLANTAS DE LECHUGA EN SUSTRATOS CON ADICIÓN DE
LODOS INDUSTRIALES TEXTILES
Parámetro
Testigo
5
10 %
15
20
Límites permisibles
Fuente
Coliformes fecales (NMP/gST)
< 3.0
< 3.0 < 3.0 < 3.0 < 3.0
< 3.0
NOM-093-SSA1-1994
Salmonella
(NMP/gST)
< 3.0
< 3.0 < 3.0 < 3.0 < 3.0
Ausente 25/g
Digesa (2003)
RTCA (2009)
AESAN (2005)
Huevos de helmintos
HH/gST
< 0.5
< 0.5 <0.5 <0.5 <0.5
<10 HH/g
<1 HH/g
NOM-EM-034-FITO-2000
NOM-004-SEMARNAT-2002
NMP = Numero más probable, HH = Huevos de helminto
W.A. Narváez-Ortíz
et al.
388
CONCLUSIONES
La aplicación de los lodos textiles industriales
en el sustrato de crecimiento incrementó los valores
tanto de pH como de la CE en los lixiviados. Sin
embargo, esto no afectó desfavorablemente el PF y
PS, mientras que en el contenido mineral incrementó
el N, P, K, Ca, Na, Cu, Mn, Fe y Zn, pero disminuyó
el Mg. La presencia del lodo industrial aumentó la
concentración de vitamina C sin modifcar la capaci
-
dad antioxidante total. No se encontró transferencia
de metales pesados por parte del lodo textil, pero sí
de huevos de helmintos y coliFormes Fecales hacia
la planta, aunque los valores de transferencia estu-
vieron por debajo de lo establecido en las normas
ambientales regulatorias de México. Con lo anterior
se sugiere utilizar los lodos textiles industriales en
cultivos en donde la parte comestible no se encuentre
en contacto directo con el sustrato o bien en cultivos
ornamentales o para la producción industrial de fbras
u otros productos.
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