Los metales pesados se requieren en pequeñas cantidades para diversos procesos fisiológicos. Sin embargo, una concentración excesiva asociada con actividades humanas puede alterar la concentración de estos matrices ambientales y en la biota, y así afectar los procesos bioquímicos y fisiológicos (Olmos-Palma, 2022).

La contaminación por metales pesados y metaloides en recursos hídricos, suelos y aire plantea una de las más severas problemáticas que comprometen la seguridad alimentaria y salud pública a nivel global y local (Reyes, 2016). Estos metales son considerados como peligrosos debido a que no pueden degradarse ni destruirse fácilmente, constituyéndose como contaminantes estables y persistentes en el medioambiente (García & Navarrete, 2022). 

En esta revisión, se aborda el problema específico de contaminación en zonas agrícolas del estado de Hidalgo ya que este sitio cuenta con reportes de una alta presencia de metales (Sanchez-Olivares, 2021). Asimismo, se plantea una estrategia con métodos accesibles, sostenibles y eficaces para la remediación de suelos contaminados por metales pesados.

Hidalgo

El Estado de Hidalgo presenta uno de los casos más graves en el país en materia de contaminación de áreas de cultivo por riego con aguas residuales no tratadas y liberación de contaminantes en corredores y parques industriales. Si bien el problema ambiental ha sido reconocido como un asunto de interés nacional en los últimos años, no se conoce con precisión la magnitud y el alcance preciso del problema (Flores, 2024). Reducir la presencia de metales pesados en los campos agrícolas es fundamental, ya que los cultivos que crecen en suelos contaminados pueden absorber estos elementos y generar alimentos peligrosos para el consumo humano, representando así un riesgo significativo para la salud (Ortiz-Olguin, et. al. 2023).

Algunos estudios en zonas de Hidalgo destacaron la presencia de metales pesados como plomo, mercurio, cadmio y arsénico, predominantemente muestras tomadas en suelos agrícolas como el caso del Valle de Mezquital. Algunos autores exponen riesgos para la vida acuática y la salud humana. La presencia de metales se ha asociado principalmente con el uso de aguas residuales no tratadas en el riego. Estos autores han enfatizado la importancia de identificar y cuantificar las fuentes de emisión de contaminación, en particular de las actividades industriales, para comprender y mitigar los impactos ambientales (Flores, 2024).

Otro ejemplo de contaminación por metales pesados en el estado de Hidalgo se da en el municipio de Zimapán, en donde Armienta et. al. (2010) hizo evidente la presencia de arsénico en los pozos y las norias de la población.

La presencia de estos metales pesados en los suelos de Hidalgo representa un riesgo significativo para la salud humana y animal. En este contexto, y evidenciando la contaminación en zonas agrícolas de Hidalgo, es importante encontrar métodos efectivos para detectar y remediar la contaminación del suelo y agua por metales pesados.

Zeolitas

Las zeolitas son materiales pertenecientes a la familia de los aluminosilicatos, específicamente en el apartado de los tectosilicatos, esto se debe a la particularidad en su formación que inicia a partir de tetraedros de Silicio o Aluminio (Díaz-Guzman, 2020). Entre las cualidades principales de una zeolita encontramos una alta porosidad debida a “canales” presentes en la estructura cristalina, por lo que son usadas ampliamente como absorbentes (García, 2021).

Respecto a las aplicaciones, se ha sugerido el uso de este material para remover los iones de metales alcalinos (Cruz, 2021). Diversos estudios han demostrado la eficacia de las zeolitas naturales, especialmente la clinoptilolita, en la adsorción de metales pesados como mercurio, plomo, cobre, arsénico, magnesio y níquel. La clinoptilolita es ampliamente reconocida por su estructura cristalina estable y su alta capacidad de intercambio catiónico. Asimismo, se ha reportado que la clinoptilolita posee una superficie altamente porosa, lo que contribuye significativamente a su eficacia en la adsorción de metales pesados (Montes-Luna, 2015).

Muchas otras investigaciones han evidenciado que la clinoptilolita puede disminuir la transferencia de metales como cobre, plomo y zinc del suelo a las plantas, actuando como una barrera que impide su incorporación en la cadena alimentaria (Maciel & Cervantes, 2022). Además, se ha reportado que la zeolita natural presenta una alta eficiencia en la adsorción de mercurio y plomo, con tasas de eliminación de 99.1% y 95.64% respectivamente, lo que la convierte en una opción viable para la remediación de aguas contaminadas con estos metales (Tomaylla, 2018).

Asimismo, la clinoptilolita ha sido utilizada para la adsorción de vapores de mercurio en procesos industriales, demostrando su versatilidad en la descontaminación ambiental (Curi, 2006). Estas propiedades facilitarían su aplicación como material adsorbente en procesos de remediación ambiental (Montes-Luna, 2015).

Vicia faba

La disponibilidad química de los metales pesados se ha denominado como “biodisponibilidad” (Gonzalez-Flores, 2011). Algunos estudios han demostrado que Vicia faba, planta comúnmente conocida como haba, posee notable capacidad para absorber y acumular metales pesados presentes en suelos contaminados. Por ejemplo, investigaciones han evidenciado que esta planta puede absorber cantidades de cadmio (Cd) que oscilan entre 8.6 y 65.2 mg/kg, concentraciones que resultan tóxicas para el consumo humano.

En estos estudios, se observó que las raíces de Vicia faba fueron los órganos que acumularon la mayor cantidad de Cd, seguidas por las hojas, tallos y vainas (Gallegos, 2012). Además, se ha evaluado el efecto genotóxico del plomo (Pb) en meristemos radiculares de dos variedades de Vicia faba, demostrando su potencial como bioindicador eficiente de la contaminación por este metal pesado (Herrera, 2020).

Estas características resaltan el potencial de Vicia faba como una herramienta eficaz en la fitorremediación y biomonitoreo ambiental de suelos contaminados con metales pesados. Este tipo de estudios son fundamentales para evaluar la eficiencia de la planta ya que la cantidad de metal absorbido depende de factores como la biodisponibilidad del metal en el suelo, la estructura de la planta y su capacidad para translocar los metales desde las raíces hacia otras partes de la planta.

Sinergia verde

La sinergia entre zeolitas y Vicia faba sugeriría en utilizar zeolitas enriquecidas con macronutrientes esenciales como nitrógeno (N), potasio (K), calcio (Ca) y magnesio (Mg). Estas zeolitas actuarían como reservorios que liberan nutrientes de forma gradual, mejorando la disponibilidad de estos elementos para Vicia faba y favoreciendo su crecimiento y desarrollo. Simultáneamente, las zeolitas pueden intercambiar estos iones de macronutrientes por iones metálicos presentes en el medio, adsorbiendo metales pesados, lo que contribuiría a la purificación del agua y del suelo.

Esta dualidad permite que Vicia faba no solo acceda a los nutrientes necesarios, sino que también funcione como bioindicador de la biodisponibilidad de metales pesados, estableciendo una interacción sinérgica que potencia la fitorremediación y promueve un crecimiento vegetal saludable (Mendéz-Arguello & Lira-Saldivar, 2019).

Conclusión

Este conjunto de conocimientos interdisciplinario proporciona una visión clara de cómo la combinación de zeolitas naturales, especialmente la clinoptilolita, y la planta Vicia faba pueda ser una estrategia efectiva y sostenible para la remediación de suelos agrícolas contaminados por metales pesados en el Estado de Hidalgo. La zeolita, con sus propiedades de intercambio iónico y adsorción, tiene el potencial de reducir la biodisponibilidad de metales pesados como plomo, cadmio, cobre y mercurio, previniendo su absorción por las plantas y su posterior ingreso a la cadena alimentaria.

De igual forma, la Vicia faba, al ser utilizada como bioindicador y biorremediador, debería ser capaz de absorber estos contaminantes y translocarlos a sus partes aéreas, facilitando su monitoreo y extracción.

Por Samara Viridiana Zamora Hernández

Licenciada en Biología y doctorante en Ciencias de los Materiales, dedicada a estudiar y combinar la biología y la ciencia de los materiales para desarrollar estrategias sostenibles de descontaminación de suelos.

Fuentes de información:

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