Previo a la experimentación, se realizó una investigación bibliográfica para seleccionar una muestra control y dos diferentes especies vegetativas alimentarias.

La mayoría de especies investigadas presentaron sus- ceptibilidad en ausencia de agua, por tanto el amaranto fue seleccionado como muestra control dentro del estudio. La Figura 1 señala las semillas de las dos especies vegetativas que son ampliamente utilizadas como forraje, alimento para humanos, son ricas en nutrientes, están listas para la cose- cha en uno o dos meses y además se desarrollan en climas fríos a templados; estos cultivos son de rebrote y de corta duración y presentan resistencia a plagas, sequías y condi- ciones ambientales.

Por tanto la muestra control fue el amaranto (Amarant- hus hybridus) que es una especie usada en procesos de fi- torremediación y una muestra de acelga (Beta vulgaris) y alfalfa (Medicago sativa), que fueron seleccionadas consi- derando los siguientes aspectos: a) Son usadas para consu- mo humano y animal b) Son utilizadas en los procesos de fitorremediación de plomo c) Son resistentes a las condicio- nes ambientales y d) Son resistentes a plagas.

Las semillas certificadas de las especies vegetales selec- cionadas fueron adquiridas en el Instituto Nacional Autó- nomo de Investigaciones Agropecuarias (INIAP), estación Santa Catalina.

Figura 1. Semilleros

Figura 2. Porcentaje de germinación de semillas en tierra negra.

Figura 3. Porcentaje de germinación de semillas en tierra mezcla.

Los semilleros fueron construidos utilizando bolsas plásticas de color negro, necesarias para retener la hume- dad del suelo, provocar la germinación de la semilla y el crecimiento de la planta. Las bolsas estuvieron provistas de orificios necesarios para el drenaje del agua en exceso a una temperatura y humedad ambiental máxima promedio

de 23◦C y 90 % y una mínima de 11◦C y 41 % respectiva-

mente.

Cada semillero fue construido utilizando 40 bolsas con tres semillas para cada especie como se muestra en la Figu- ra 1, las cuales se mantuvieron dentro del semillero por un lapso de 40 días y en cada uno de ellos se controló la tasa de germinación, crecimiento y mortalidad de las plántulas como se muestra en la Figura 2 y 3.

La adición de agua a los semilleros fue por aspersión, el cual aseguró la humectación uniforme del suelo. Se colocó en el suelo de los semilleros una sola dosis de fertilizan- te comercial, que ayudó a mantener el vigor de las plantas; luego de la germinación de las semillas, se dejó transcurrir 30 días hasta que las plántulas alcancen la madurez para el trasplante.

El análisis de pH en suelos no contaminados se deter- minó utilizando la norma AST D4972 (RECNAT, 2002; ASTM, 2014).

Las plantas germinadas en semilleros fueron trasplantadas en una matriz homogénea de suelos contaminados con plo- mo, en concentraciones de 2,5, 5 y 10

La cuantificación de plomo correspondió a plantas sin y con exposición de plomo y monitoreadas a 0, 20, 30, 45, 60 y 90 días, dicha cuantificación se llevó a cabo por tripli- cado. Las plantas seleccionadas para la cuantificación fue- ron extraídas del sustrato de forma aleatoria, lavadas para desprender exceso de tierra, secadas a temperatura ambien- te, troceadas en su totalidad y almacenadas en congelación hasta el respectivo análisis.

Cada muestra fue sometida a un proceso de digestión ácida previa cuantificación utilizando la técnica de espec- trofotometría de absorción atómica, empleando el método EPA 3010a, rev. 01, 1992; Standard Methods ed-21-2005, 3500 (EPA, 2005) con un límite de detección de 5 a 125 mg/Kg. El proceso de digestión se realizó en un digestor marca Buchi Scrubber Modelo B414, adicionando 50 mL de ácido nítrico Merck de pureza 69 % con 35 min de tiem- po de digestión, filtrado y aforo a 50 mL con una solución de ácido nítrico al 3 % y posterior lectura en el espectrofo- tómetro de absorción atómica Perkin Elmer 3300.

Los suelos utilizados para la germinación de semillas pre- sentaron valores de pH de 7,1 para tierra negra y 7,5 para tierra-mezcla, tratándose de un suelo calificado como neu- tro y medianamente alcalino según lo expuesto por la norma ASTM D4972.

La germinación en tierra negra reportó valores superio- res al 75 % y tierra mezcla al 100 %, favoreciendo el desa- rrollo de las especies según lo expuesto por Torres et al., (2007), en el que se debe superar el 60 % de germinación para que el desarrollo de las plantas sea óptimo; por otra parte los primeros brotes aparecieron a los 2, 5 y 7 días pa- ra alfalfa, amaranto y acelga respectivamente, mientras que para tierra mezcla aparecieron a los 4, 5 y 7 días, estos valo- res concuerdan con estudios de germinación realizados por (Botero, 2009; Torres et al., 2007; Botello, 2014).

Luego de haber transcurrido cuatro semanas, el follaje, grosor, sistema radicular y altura de las plantas germinadas

en tierra mezcla fue mayor que las germinadas en tierra ne- gra, con una altura promedio de 8 y 12 cm respectivamente como se observa en la Figura 4 y 5, este efecto se debió a la adición de abono orgánico contenido en tierra mezcla con- cordando con estudios realizados por (Guanopatín, 2012; Chamizo et al., 2009; Redín, 2009).

Figura 4. Plántulas germinadas en tierra negra, a las cuatro semanas.

Figura 5. Plántulas germinadas en tierra-mezcla, a las cuatro semanas

El sustrato contaminado con plomo en concentraciones de 2,5, 5 y 10 % como se observa en la Figura 6 y Tabla 1, con- sistió de una mezcla de cenizas de plomo (reciclado de ba- terías automotrices) y tierra cancagua caracterizado por ser un suelo común en el norte y sur de Quito según lo expuesto por Jácome, (2011). El plomo y la cancagua fueron mezcla- das hasta obtener un sustrato homogéneo, el mismo que fue colocado en macetas plásticas y el cual reportó valores de pH de 6, que correspondió a suelos moderadamente ácidos según lo expuesto por ASTM, (2014) y NOM, (2002).

Figura 6. Preparación de suelos contaminados con plomo.

Figura 7. Plántulas germinadas en tierra-mezcla, a las cuatro semanas.

Tabla 1. Proporciones de mezcla para suelos contaminados.

Figura 8. Plántulas germinadas en tierra-mezcla, a las cuatro semanas.

En la Figura 7 se muestra la evolución de absorción de Plomo en plantas de amaranto, el cual presentó un pico de absorción a los 20 días para especies con mayor biomasa o especies germinadas en tierra mezcla y posterior a esta fase

empezó nuevamente la etapa de absorción de contaminante llegando a los 90 días a valores similares a los absorbidos a los 20 días; en especies con menor biomasa o especies germinadas en tierra negra, el efecto inicial de absorción empezó nuevamente la etapa de absorción de contaminante llegando a los 90 días a valores similares a los absorbidos a los 20 días; en especies con menor biomasa o especies germinadas en tierra negra, el efecto inicial de absorción hasta los 20 días se repitió, diferenciándose en la etapa de desorción la cual se prolongó hasta los 90 días, esto pudo deberse a que la capacidad de fotosíntesis en estas especies es menor debido a la baja biomasa existente, y las especies no logran recuperar el poder de absorción de contaminantes generando un proceso de protección como señala Agudelo, et al., (2009).

Figura 9. Plántulas germinadas en tierra-mezcla, a las cuatro semanas.

Las plantas germinadas en tierra mezcla presentaron mayor absorción de contaminante que las plantas germina- das en tierra negra, este efecto se debió a la cantidad de biomasa generada por cada especie, quedando comprobado lo expuesto por Agudelo, et al., (2009) y Mahdieh, et al., (2013), que señalan que la absorción de metales pesados en plantas depende de la biomasa que estas contengan, por tan- to a mayor biomasa mayor es el porcentaje de absorción de contaminante.

Además se puede observar que mientras aumenta la concentración de contaminante la capacidad de absorción de plomo es mayor, llegando a valores de absorción de 500

mg/ Kg de materia húmeda, por otra parte mientras se incre- menta la concentración de contaminante el amaranto pre- senta dificultad para desintoxicarse, atrapando grandes can- tidades de plomo en su estructura, por tanto los procesos de desintoxicación de las especies vegetativas se convier- ten en un beneficio para la seguridad alimentaria a expensas de provocar procesos no efectivos de descontaminación de suelos.

La alfalfa expuesta a diferentes concentraciones de con- taminación por plomo como se muestra en la Figura 8, pre- sentó un proceso de absorción paulatino llegando a los 60 días a valores de 1201 mg/Kg de materia húmeda en plantas germinadas en tierra mezcla; este efecto se repite en plantas de acelga como se muestra en la Figura 9, llegando a con- centraciones de plomo absorbido de 529 mg/Kg de materia húmeda. La alfalfa y la acelga presentan una transición de absorción de plomo durante un periodo de tiempo y luego continuaron absorbiendo contaminante sin presentar desin- toxicación como ocurrió en el amaranto, además se observó

que las plantas germinadas en tierra negra presentaron un decaimiento de absorción de contaminante luego de llegar a un cierto nivel, mientras que las plantas de alfalfa no pre- sentaron este decaimiento hasta los 90 días, este fenómeno sugiere que puede tratarse de una planta hiper-acumuladora ya que el desarrollo de la planta no se ve afectada cuando incrementa el nivel de contaminante como señala Sarvajeet, et al., (2012) y Marrero, et al., (2012).

La diferencia en absorción de plomo en las especies ve- getativas radica en la cantidad de biomasa generada durante la germinación, la cual hace que la planta mantenga el vi- gor durante el proceso de absorción y retención de plomo en la estructura vegetativa, por tanto a mayor cantidad fo- liar mayor cantidad de plomo absorbido según lo expuesto por Mahdieh, et al., (2013); este efecto generaría problemas de contaminación a los seres humanos y animales, ya que el metal pesado es atrapado por el tejido vegetal y permanece en la estructura sin presentar liberación del mismo debido a que el consumo habitual de estas especies en el caso de ani- males es de forma directa, mientras que para los humanos la ingesta es por medio de cocción en el caso del amaran- to, germinados y sumos para la alfalfa y precocidos para la acelga, por tanto la incidencia y acumulación en los huma- nos es inminente.

La alfalfa al igual que el amaranto a medida que incre- mentó la concentración de contaminante presentó valores superiores de absorción, esto pudo deberse a que la estruc- tura vegetativa y fibrosa de la planta facilitó la absorción, mientras que la acelga tiene estructura menos fibrosa difi- cultando el proceso tal como señala Zhou, et al., (2014) y Flores, et al., (2015); por otra parte la alfalfa y la acelga presentaron mayores valores de absorción debido a que son especies que están constantemente generando nuevos bro- tes, los cuales se encuentran absorbiendo continuamente el contaminante.

La Agencia Española de Seguridad Alimentaria y Nutri- ción (AESAN) en el año 2012, presentó un listado de pro- ductos que son susceptibles a la acumulación de metales pe- sados entre ellos se encontró la acelga, sugiriendo que para niños menores de 1 año se mantenga todos los controles del caso, ya que tres ingestas de acelga contaminada (600

mg Pb/ Kg de acelga) en una dieta de 200 g serán sufi- ciente para sobrepasar los 10 mg de Pb/dL de sangre esta- blecido por la OMS. Por tanto es recomendable que previo a etapas de cultivos de especies vegetativas destinadas a con- sumo humano se realice análisis de metales pesados en los suelos de cultivo para evitar problemas de contaminación alimentaria.