Cómo el óxido de cobre afecta el suelo en las tierras agrícolas
Las investigaciones sugieren que los NP de CuO afectan a los suelos al reducir el grado de nitrificación, desnitrificación y respiración del suelo que ocurre en ellos. Esto tiene consecuencias para las plantas que dependen de los productos de estos procesos para su próspera.
Nitrificación
En la nitrificación, el amoníaco del suelo se oxida en nitratos (NO2- ) y luego en nitritos (NO3-), en una conversión en dos pasos que implica diferentes tipos de microorganismos. La conversión de amoníaco en nitratos se lleva a cabo por bacterias autotróficas y Aquea, y la transformación en nitritos se realiza por Nitrobacter y nitrospira.
Estos dos procesos son necesarios para la liberación eventual de nitrógeno, con el que las plantas producen proteínas esenciales para su crecimiento.
Cuando los NP CuO se aplican al suelo en cantidades significativas, podrían inhibir este proceso y reducir la producción de nitratos vitales. Esto parece ser más grave en suelos gruesos y de textura media, donde las nanopartículas resultan más tóxicas para las bacterias nitrificantes.
Desnitrificación
Las bacterias heterotróficas también descomponen los nitratos en nitrógeno molecular en un proceso conocido como desnitrificación. Como ya se ha explicado anteriormente, los lantes dependen del nitrógeno para producir sus proteínas celulares. Cuando las bacterias que hacen que el nitrógeno esté disponible se ve afectada negativamente por los NP de CuO, las plantas que se benefician de su actividad de producción de nitrógeno también pueden sufrir.
Algunos investigadores han establecido que los NP cuO tienen un efecto inhibidor aún más significativo sobre la denitrificación en comparación con la nitrificación. Un estudio de 90 días reporta reducciones en las tasas de desnitrificación del suelo de entre 20 y 40 por ciento en presencia de 100 mg/g de CuO NP. De los cinco tipos de suelos examinados en el estudio, se encontró que los suelos arcillosos son los más sensibles a este efecto inhibidor.
Respiración del suelo
Cuando los microorganismos del suelo respiren, producen dióxido de carbono (CO2). ElCO2 se libera en el aire, capturado por las plantas, y convertido en compuestos orgánicos a través de la fotosíntesis. Las plantas utilizan los compuestos para construir su estructura o liberan energía de ellos durante la respiración.
Los organismos del suelo que están pirando también se ven afectados por cantidades tóxicas de CuO NP. Con sus acciones forzadas a la caída por este compuesto, hay menosCO2 siendo liberado en el aire del suelo, una situación que puede afectar al ecosistema agrícola a medio y largo plazo.
Cómo se afectan las plantas
La evidencia disponible sugiere que los cultivos se ven afectados de manera diferente por cantidades similares de nanopartículas de cobre, al menos en cierta medida. Pero las consecuencias derivadas de la exposición a cantidades significativas del compuesto que parecen relativamente comunes a una gran cantidad de cultivos encuestados por los investigadores.
Las plantas expuestas a los NP de CuO podrían sufrir retraso en el crecimiento, la muerte celular y la pérdida de coloración de las hojas. La sobreexposición también podría dar lugar a una ampliación de las raíces y tallos de los cultivos.
Aumento de la toxicidad
Un estudio examinó los posibles resultados de un escenario de exposición directa. Alrededor de 10 o 250 miligramos de óxido de cobre se aplicaron en hojas de lechuga y plantas de repollo sobre una base diaria, durante entre 5 y 15 días.
Al final de 15 días, se encontró que la lechuga había absorbido más de 300 veces la cantidad del compuesto que las plantas de control no expuestas, y las plantas de repollo habían tomado más de 400 veces las cantidades normales que se encuentran en los cultivos no expuestos. Parte del óxido de cobre permaneció en la superficie de las hojas, pero gran parte de él fue absorbido en las plantas a través de sus estomas.
Estas grandes cantidades pueden tener consecuencias para las personas que consumen cultivos que han estado sobreexpuestos a los NP CuO. Se sabe que la intoxicación por cobre a largo plazo daña el hígado humano y los riñones.
Retraso en el crecimiento
Hay deficiencias notables en el crecimiento de las plantas expuestas al óxido de cobre. Se dijo que las nanopartículas de cobre redujeron el crecimiento de los cultivos en el estudio de la repollo y la lechuga mencionados anteriormente. Las plantas perdieron hasta el 60 por ciento de su contenido de agua.
En otro estudio realizado sobre arroz en arrozales,se descubrió que la exposición a CuO NP hizo que las raíces se espesaran y acortaran. Los autores de ese informe sugirieron que esto se observaba con mayor frecuencia para los cultivos plantados en suelos ricos en arcilla.
Las plántulas que crecen en suelos con una buena cantidad de NP de CuO pueden crecer a un ritmo mucho más lento de lo normal. Se han notificado tasas de retraso del crecimiento próximas al 20 por ciento en al menos un documento publicado.
Sin embargo, pequeñas cantidades de nanopartículas de cobre pueden contribuir al crecimiento de la planta. Esto también está bien contabilizado. Y no es sorprendente; el cobre es un micronutriente esencial para las plantas.
Cambios en la pigmentación de la hoja
Este cambio no siempre es prominente, pero es importante sin embargo. Por ejemplo, los cultivos de patata cultivados en suelos con exceso de cobre pueden exhibir blanqueo pálido o blanco alrededor de sus venas. Algunas áreas alrededor de las venas pueden estar hundidas, pero la mayor parte de las hojas afectadas conservan su color normal.
Se sabe que la reducción de los niveles de clorofila y las alteraciones de la estructura del cloroplasto de las plantas afectan a las plantas cultivadas en tales condiciones (cultivos como el arroz, las espinacas y el trigo se ven particularmente afectados por esto). Debido a que el exceso de cobre restringe el proceso fotosintético, modifica el pigmento de las membranas celulares de la planta y también cambia su composición proteica. Algunas de estas transformaciones se pueden observar en hojas que asumen un color inusual después de una exposición prolongada a nanopartículas de cobre.
Escasez de otros micronutrientes esenciales
Un efecto crucial del exceso de nanopartículas de cobre en el suelo es la deficiencia de hierro (Fe) que lo acompaña. Hay una tendencia al cobre a "competir" con el hierro, especialmente en el suelo alrededor de los cultivos. En un estudio con plantas de bean, un aumento de cinco veces en las cantidades de cobre en el suelo fue seguido por una disminución de cuatro veces en la cantidad de hierro alrededor de la misma región del suelo.
Este agotamiento del hierro puede hacer que las hojas se vuelvan amarillas. Esto sucede debido a la ausencia de clorofila, que no se puede producir sin hierro.
También hay evidencia de que la presencia de depósitos considerables de cobre en los arrozales puede impedir que el arroz plantado en esos campos absorba zinc (Zn). El manganeso (Mn) y el aluminio (Al) se ven afectados de manera similar por grandes concentraciones de nanopartículas de cobre.
Diferencias en la tolerancia a las nanopartículas de cobre entre plantas
Algunas plantas son más sensibles a los NP de CuO que otras y pueden presentar síntomas de sobreexposición en grados muy diferentes de contaminación.
La lechuga puede recolectar más nanopartículas de cobre que las espinacas. La alfalfa tiene una mayor tolerancia que, digamos, los tomates. Pero también hay cierta variación en las cantidades acumuladas en diferentes órganos vegetales. En lechuga, hasta el 80 por ciento del cobre acumulado permanece en las raíces. Pero se distribuye casi uniformemente a través de la planta en espinacas.
Debe estar conectado para enviar un comentario.