1. INTRODUCCIN

Los humedales consisten en estanques de poca profundidad, en los que se implantan especies vegetales adaptadas a la vida acutica y su funcionamiento se fundamenta en tres principios bsicos: la actividad bioqumica de microorganismos, el aporte de oxgeno a travs de los vegetales durante el da y el apoyo fsico de un lecho inerte que sirve como soporte para el enraizamiento de los vegetales, adems de servir como material filtrante. El comportamiento de los humedales es el resultado de un entramado complejo de procesos fsicos, qumicos y biolgicos, siendo de extrema importancia la actuacin e interacciones con el agua residual, de los componentes vivos del sistema: microorganismos, hongos, algas, vegetacin (plantas superiores). Las bacterias intervienen en procesos esenciales para el buen comportamiento del sistema. As pues, son responsables de la degradacin de la materia orgnica y de la remocin de la contaminacin orgnica por intervenir en la liberacin de compuestos gaseosos del carbono hacia la atmsfera (anhdrido carbnico, metano). Tambin desempean una funcin esencial en el ciclo del nitrgeno, ya que hidrolizan el nitrgeno orgnico y lo transforman hacia formas asimilables para las plantas (ion amonio y nitrato); adems, la actividad de ciertas bacterias anaerobias conduce a la desnitrificacin, el cual se libera hacia la atmsfera. En relacin con otros sistemas de depuracin tecnolgicos, los humedales artificiales tienen las ventajas de bajo coste, mantenimiento sencillo. Sin embargo presentan limitaciones, ya que requieren amplias superficies de terreno y que no son apropiados para determinadas aplicaciones, como por ejemplo el tratamiento de aguas industriales.1.1. Objetivos. Describir los humedales como ecosistemas de purificacin de aguas servidas domsticas.

II. MARCO TERICO

Existen diferentes sistemas biotecnolgicos para depurar ambientes contaminados uno de ellos es la fitorremediacion, este representa una serie de tecnologas que resulta ser alternativa, sustentable y de bajo costo y presenta un impacto ambiental mnimo, para la restauracin de ambientes y efluentes contaminados que se basan en el uso de plantas para recuperar ambientes en deterioro tales como el agua, suelo e incluso el aire. El principio bsico consiste en destruir o modificar los materiales contaminantes con el fin de disminuir su peligrosidad o dejen de serlo por completo. Los primeros sistemas de tratamiento de aguas residuales a base de plantas se implementaron en los pases europeos a principios de 1960, utilizando juncos o carrizos. Desde entonces, los sistemas de fitorremediacin acutica se han perfeccionado y diversificado, y su aceptacin y aplicacin cada vez es mayor. La fitorremediacin acutica tiene la ventaja de que se pueden remover, in situ, diferentes tipos de metales que se hallen con bajas concentraciones en grandes volmenes de agua.2.1. SISTEMA DE FITORREMEDIACIN ACUTICA: HUMEDALES CONSTRUIDOS O ARTIFICIALES. Los humedales artificiales reproducen la dinmica de los humedales naturales, y como estos constituyen delicados ecosistemas que combinan procesos fsicos, qumicos y biolgicos en un medio diseado, construido y manejado por el hombre. Los humedales son reas que se caracterizan por tener un suelo saturado de agua y una comunidad viviente (plantas y animales) adaptados a la vida acutica o a un suelo saturado. El trmino humedal se usa para definir reas que tienen tres componentes tpicos: Presencia de agua: el rea permanece inundada peridicamente con una profundidad menor de un metro. Suelos caractersticos: clasificados como hdricos. Vegetacin: prevalecen las plantas macrfitas adaptadas a las condiciones hidrolgicas y del suelo. En los humedales artificiales el flujo de agua es ms estable, el tiempo de retencin est controlado y la carga contaminante es ms elevada. La influencia de los parmetros climticos como la precipitacin, radiacin y temperatura en el comportamiento el humedal es importante. Las temperaturas bajas hacen que se retarden los procesos biolgicos, pero en cambio no afectan a procesos fsicos como la filtracin y sedimentacin.Existen dos tipos de humedales artificiales desarrollados para el tratamiento de aguas residuales: los de flujo superficial y los de flujo subsuperficial. A continuacin se explicar cada uno de ellos.

Humedal artificial de flujo superficialConsiste en canales con la superficie del agua expuesta a la atmsfera y el fondo constituido por suelo relativamente impermeable, o con una cubierta impermeable, vegetacin emergente y niveles de agua poco profundos que oscilan entre 0.1 y 0.6 metros. El tratamiento se produce durante la circulacin lenta del agua a travs de los tallos y races de la vegetacin.Este sistema se puede dividir, de acuerdo con el tipo de macrfitas en: Sistemas con macrfitas flotantes y Sistemas con macrfitas sumergidas.

Sistemas con macrfitas flotantes: formados por grandes lagunas con bajos niveles de agua y provistas de plantas macrfitas que flotan libremente en la superficie. Sus races sumergidas tienen un buen desarrollo.

Figura 4. Humedal de flujo superficial con macrfitas flotantes

Sistemas con macrfitas sumergidas: compuestos por lagunas con bajo nivel de agua y plantadas con plantas macrfitas cuyo tejido fotosinttico est totalmente sumergido. Estas plantas solo crecen bien en aguas que contienen oxgeno disuelto, por lo cual no se utilizan para aguas residuales con alto contenido de materia.

Figura 5. Humedal de flujo superficial con macrfitas sumergidas

Humedal artificial de flujo subsuperficialEste tipo de sistemas con macrfitas emergentes que consiste en un filtro biolgico relleno de un medio poroso (por ejemplo piedra volcnica, grava), en el cual las plantas macrfitas se siembran en la superficie del lecho filtrante y las aguas residuales pretratadas atraviesan de forma horizontal o vertical el lecho filtrante, en estos sistemas el nivel del agua se mantiene por debajo de la superficie del medio granular.

Estos humedales se clasifican a su vez en humedales artificiales de flujo horizontal y humedales artificiales de flujo vertical, segn la manera como las aguas residuales pre tratadas atraviesen el lecho filtrante.

Humedales de flujo horizontalEn este tipo de humedal las aguas residuales fluyen lentamente desde la zona de distribucin en la entrada dela pila, en una trayectoria horizontal a travs del lecho filtrante, hasta la superficie de recoleccin del efluente.

Figura 6. Humedal subsuperficial de flujo horizontal

Humedal artificial de flujo vertical:Aqu las aguas pretratadas se distribuyen de manera uniforme e intermitente sobre la superficie del lecho filtrante y luego percolan hacia la zona de recoleccin.

Figura 7. Humedal subsuperficial de flujo verticalLa eliminacin de patgenos se da por adsorcin sobre las partculas del sustrato as como por el efecto deletreo que sobre los organismos patgenos ejercen los antibiticos producidos por las races de las plantas y por la accin depredadora de bacterias y protozoos.

2. LOS HUMEDALES ARTIFICIALES COMO ECOSISTEMAS

Los humedales artificiales reproducen la dinmica de los humedales naturales, y como stos, constituyen delicados ecosistemas, que combinan procesos fsicos, qumicos y biolgicos en un medio diseado, construido y manejado por el hombre. La principal diferencia con respecto a los humedales naturales, es el grado de control que puede ejercerse sobre los procesos inter vinientes.Algunos de los aspectos diferenciales con respecto a los humedales naturales, son el hecho de que el flujo de agua es ms estable no est sometido necesariamente a fluctuaciones estacionales, el tiempo de retencin est controlado por el operador, y la carga contaminante es ms elevada.

El comportamiento de los humedales artificiales es el resultado de un entramado complejo de procesos fsicos, qumicos y biolgicos, siendo de extrema importancia la actuacin e interacciones con el agua residual, de los componentes vivos del sistema: microorganismos, hongos, algas, y vegetacin (plantas superiores).6.1. Microorganismos y organismos inferiores hetertrofos

En este apartado se incluyen pequeos organismos hetertrofos que tienen cometidos indispensables para la depuracin del agua residual, como bacterias, protozoos, actinomicetes, hongos. Las bacterias intervienen en procesos esenciales para el buen comportamiento del sistema. As pues, son responsables de la degradacin de la materia orgnica y de la remocin de la contaminacin orgnica por intervenir en la liberacin de compuestos gaseosos del carbono hacia la atmsfera (anhdrido carbnico, metano). Tambin desempean una funcin esencial en el ciclo del nitrgeno, ya que hidrolizan el nitrgeno orgnico y lo transforman hacia formas asimilables para las plantas (ion amonio y nitrato); adems, la actividad de ciertas bacterias anaerobias conduce a la desnitrificacin, que consiste en la reduccin del ion nitrato a nitrgeno gaseoso, que se libera hacia la atmsfera.Otros procesos en los que participan bacterias son la reduccin de compuestos de azufre a sulfuros y la oxidacin de sulfuros.

Los protozoos son muy abundantes en las aguas residuales de tipo orgnico. Son importantes organismos en la cadena trfica del sistema, ya que al alimentarse de bacterias, regulan la poblacin bacteriana responsable de la descomposicin de la materia orgnica. Otros aspectos a destacar son su contribucin a flocular slidos orgnicos en suspensin del agua residual y la excrecin.

Con carcter general los hongos son organismos descomponedores de la materia orgnica. Los hongos que se encuentran en los humedales (actinomicetes y otros) son mayoritariamente organismos saprofticos que se nutren de restos de organismos restos de alimentos, residuos de plantas, contribuyendo, por tanto, a reducir la carga orgnica contaminante del sistema.

6.2. AlgasLa presencia de algas en los humedales es inherente a su condicin de hbitats hmedos. Las algas, al realizar la funcin fotosinttica, contribuyen a crear ambiente aerobio liberando oxgeno propicio para procesos oxidativos de la carga contaminante.

Figura 8. Sistema radicular de Typha spp afectado por la proliferacin de algas

Sin embargo, la proliferacin incontrolada de algas, que puede ocurrir cuando en el medio hay un exceso de nitratos y fosfatos (eutrofizacin), no es deseable, porque puede ocasionar efectos perniciosos en el sistema. Entre otros efectos, cabe sealar el aumento de los slidos en suspensin, turbidez, bloqueo del paso de la luz a travs de la columna de agua, competencia por nutrientes con plantas superiores acuticas y afeccin a las raicillas de la vegetacin del humedal.

6.3. VegetacinLa vegetacin desempea papeles mltiples en el buen funcionamiento del sistema. Se trata tanto de actuaciones activas derivadas de la actividad fisiolgica de la vegetacin como actuaciones pasivas, en las que no intervienen stos, sino procesos fsicos por efecto de la presencia de las plantas en el sistema.

6.3.1. Actuacin pasiva de la vegetacin en la depuracinEn el balance global de las funciones que desempea la vegetacin en los humedales artificiales, los procesos fsicos suponen la funcin ms importante de las plantas para la eficacia depuradora del sistema.En primer lugar las macrofitas pueden ejercer funciones de desbaste, reteniendo los slidos gruesos arrastrados por el agua residual.Tambin, por actuar de barrera fsica para el flujo del agua residual, reducen la velocidad del influente, lo que favorece la floculacin la sedimentacin de partculas en suspensin.Por otra parte, las partes de las plantas que estn en contacto con el influente, actan como soporte pasivo de microorganismos y crean en sus proximidades ambientes propicios para el desarrollo de estos; es decir, las plantas crean una enorme rea superficial para el desarrollo de bio-pelculas, en las que crecen bacterias, protozoos, y algas microscpicas.

6.3.2. Procesos activos de la vegetacin en la depuracin

El intercambio gaseoso desde las hojas hacia la zona radicular en contacto con el agua residual, y la extraccin de contaminantes del agua. Las plantas adaptadas a vivir en aguas con elevada carga orgnica, utilizando su propia energa procedente en ltima instancia de la energa solar captada por fotosntesis, son capaces de enviar el oxgeno del aire hasta sus races a travs de un sistema conductor muy especializado. Esto favorece la degradacin de la materia orgnica del entorno de las races por medio de los microorganismos que viven asociados al sistema radicular de la planta.

Oxigenacin del medioLa presencia de lenticelas, pequeas aberturas en hojas y tallos, permite que el aire entre dentro de la planta, pero lo que es ms importante es el desarrollo de un tejido especializado con grandes espacios huecos interconectados, el aernquima, que permite la conveccin de gases a travs de toda la longitud de la planta,Finalmente, por intercambio gaseoso en las races se libera oxgeno al medio, redundando en la creacin de un microambiente aerobio en el agua prxima a las races. Este microambiente estimula el desarrollo de microorganismos aerobios responsables de la degradacin de la materia orgnica, resultando en la disminucin de la carga contaminante del sistema

2.2. TIPOS DE PLANTAS ACUATICAS: Actualmente el uso de plantas acuticas para los procesos de biodegradacin para el tratamiento y posterior reutilizacin de las aguas residuales, son algunas opciones para mejorar la calidad y aumentar la eficiencia de los sistemas de tratamiento, por ello las plantas utilizadas en los sistemas de fitorremediacin acutica se clasifican en tres grupos:

Emergentes Flotantes sumergidas.

Figura 1. Tipos de Plantas, de izquierda a derecha: emergentes, races flotantes, sumergidas y de libre flotacin.

Las plantas acuticas emergentesSon plantas anfibias que viven en aguas poco profundas, arraigadas en el suelo, y cuyos tallos y hojas emergen fuera del agua, pudiendo llegar hasta alturas de dos o tres metros. Ejemplos: Carrizo (Phragmites communis), platanillo (Sagitaria latifolia) y tule (Thypa dominguensis).Son plantas vivaces cuyas hojas se secan en el invierno, rebrotando en primavera a partir de rganos subterrneos como los rizomas, que persisten durante el periodo fro.

Estas plantas, intermedias entre las terrestres y las acuticas propiamente dichas, son muy vigorosas y productivas, ya que aprovechan las ventajas de los dos medios, el terrestre y el acutico: no sufren limitaciones de agua y tienen un mayor acceso a la luz que las plantas sumergidas. Por otra parte, estn adaptadas para tolerar las condiciones de falta de oxgeno que se producen en un suelo encharcado, ya que poseen canales o zonas de aireacin (aerenquima) que facilitan el paso del oxgeno de las hojas a las races.

Figura 2. Humedal artificial con Phragmites communis Carrizo

Las plantas acuticas flotantesLa utilizacin de plantas flotantes es uno de los sistemas ms usados, y se subdividen en dos grupos:

a) Plantas de libre flotacin (no fijas): sus tallos y hojas se desarrollan sobre la superficie del agua. Sin embargo, sus races no estn fijas en ningn sustrato y cuelgan en la columna de agua.Sus estructuras vegetativas y reproductivas se mantienen emergentes.Ejemplos: lirio acutico (Eichhornia crassipes), lenteja de agua (Lemna spp. y Salvinia minima).

Figura 3. Plantas de libre flotacin: Lemna spp en el humedal.b) Plantas de hoja flotante (fijas): tienen sus hojas flotando sobre la superficie del agua, pero sus races estn fijas en los sedimentos. Ejemplo: nenfares (Nymphaea elegans y Nymphoides fallax). Poseen un sistema de races, que pueden tener microorganismos asociados a ellas que favorecen su accin.

Plantas acuticas sumergidasLa vegetacin acutica sumergida se desarrollan debajo de la superficie del agua o completamente sumergidas manteniendo todos sus rganos vegetativos en especial los reproductores por debajo de la lmina de agua, pero tambin existen ciertos casos en que los rganos reproductores pueden emerger o quedar por encima de la superficie de agua. Ejemplos: bejuquillo. Son plantas muy interesantes en los humedales naturales a causa de su efecto oxigenador en la columna de agua, al estar los rganos asimiladores sumergidos, el oxgeno liberado por fotosntesis pasa directamente al agua. Pudiendo actuar como un factor mitigante, por ejemplo reduciendo los impactos corriente abajo tal el caso de los pesticidas tras una afluencia y un factor movilizante por ejemplo la re movilizacin de contaminantes de sedimentos que influyen en la distribucin de los contaminantes orgnicos en el medio ambiente. Se encuentran especies muy comunes como Ranunculus aquatilis (rannculo de agua) y Potamogeton spp.

3. CRITERIOS DE SELECCIN DE PLANTAS PARA LA FITORREMEDIACIN:La eficiencia de remocin de contaminantes durante el proceso de fitorremediacin depender principalmente de la especie de planta utilizada, el estado de crecimiento de las plantas, su estacionalidad y el tipo de CONTAMINANTE a remover. Por lo mismo, para lograr buenos resultados, las plantas a utilizar deben tener las siguientes caractersticas:

Ser tolerantes a altas concentraciones de metales. Ser acumuladoras de metales. Tener una rpida tasa de crecimiento y alta productividad. Ser especies locales, representativas de la comunidad natural. Ser fcilmente cosechables.Tener que alcanzar la mayor biomasa posible, para conseguir una mayor asimilacin del nutriente, igualmente han de poseer un vigoroso sistema radicular para facilitar el crecimiento de la biopelcula y el de la propia planta.Poseen un buen sistema y aporte de oxigeno hacia las races para facilitar la nitrificacin y los procesos aerbicos.

4. FUNCIONES DE LAS PLANTAS EN LOS SISTEMAS DE FITORREMEDIACIN ACUTICA

En general, los mecanismos involucrados en la remocin de contaminantes de aguas residuales son de tres tipos: fsicos (sedimentacin, filtracin, adsorcin, volatilizacin), qumicos (precipitacin, hidrlisis, reacciones de xido-reduccin o fotoqumicas) y biolgicos (resultado del metabolismo microbiano, del metabolismo de plantas, de procesos de bioabsorcin).Uno de los principales procesos que ocurren en el tratamiento de aguas residuales, es la degradacin de la materia orgnica que llevan a cabo los microorganismos que viven sobre y alrededor de las races de las plantas. Los productos de degradacin son absorbidos por las plantas junto con nitrgeno, fsforo y otros minerales. A su vez, los microorganismos usan como fuente alimenticia parte o todos los metabolitos desechados por las plantas a travs de su raz. Otro fenmeno importante es el relacionado con la atraccin electrosttica entre las cargas elctricas de las races de las plantas con las cargas opuestas de partculas coloidales suspendidas, las cuales se adhieren a la superficie de la raz y posteriormente son absorbidas y asimiladas por las plantas y los microorganismos. Adems, las plantas tienen la capacidad de transferir oxgeno desde sus partes superiores hasta su raz, produciendo una zona aerbica en sus alrededores que favorece los distintos procesos que ocurren durante el tratamiento de aguas residuales domsticas.

Como se ha mencionado, las races de las plantas sirven primeramente como sustrato para la comunidad microbiana, cuya actividad reduce significativamente el contenido de slidos suspendidos, los niveles de nitrgeno y el consumo de oxgeno.Posteriormente, las propias plantas, a travs de sus actividades metablicas, se encargan de asimilar, transformar y acumularlos diferentes tipos de contaminantes.

III. CONCLUSIONES

Las plantas macrfitas ayudan a purificar las aguas, las cuales pueden ser utilizadas si se sabe usar los recursos naturales y econmicos como debe de ser para el beneficio de la sociedad.

Los sistemas de flujo superficial son aquellos donde el agua circula preferentemente a travs de los tallos de las plantas y est expuesta directamente a la atmsfera.

Los principales microorganismos presentes en la biopelcula de los humedales son: bacterias, levaduras, hongos y protozoarios.

Los principales mecanismos de remocin de nitrgeno en humedales construidos son la nitrificacin y la denitrificacin, que ocurren en diferentes zonas del sustrato.

Los principales contaminantes en el agua residual entra en las siguientes categoras: nitrgeno, fosforo, organismos patgenos, metales pesados, y trazas orgnicas.

IV. BIBLIOGRAFA

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