Evaluación de la capacidad de sorción de metales pesados por Ricciocarpus natans de la Laguna del Almoloya del Río, Estado de México

Autores/as

  • Clara Gómez-Ensastegui Instituto Tecnológico de Toluca
  • Pedro Avila-Pérez Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable UAEM – UNAM
  • José Luis García-Rivas Instituto Tecnológico de Toluca
  • Carlos Eduardo Barrera-Díaz Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable UAEM – UNAM
  • Carmen Zepeda-Gómez Facultad de Ciencias, Universidad Autónoma del Estado de México
  • Graciela Zarazúa-Ortega Departamento de Forense Nuclear y Química Analítica, Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares

Palabras clave:

Ricciocarpus natans, metales pesados, adsorción, biomonitor, isotermas de adsorción

Resumen

Antecedentes. Las briofitas tienen una gran capacidad para acumular metales pesados a niveles más altos que los encontrados en el entorno circundante, por lo cual, se ha hecho necesario estudiar la capacidad de sorción de metales pesados en diversas especies, con fines de biomonitoreo de la contaminación ambiental. Objetivos. En este trabajo, se evaluó la capacidad de sorción del cadmio, cromo y plomo por Ricciocarpus natans L., con el propósito de utilizar este organismo como un biomonitor o fitorremediador a metales pesados. Métodos. La briofita se expuso a tres diferentes concentraciones de metales y se generaron curvas de adsorción a 1, 5 y 10 días, recolectando muestras de agua y de briofita para su análisis. Se caracterizó el agua del hábitat determinando parámetros fisicoquímicos de calidad del agua. También se cuantificó la concentración de metales en el agua del hábitat, la briofita y el sedimento, con el fin de conocer las condiciones base en las que se desarrolla la especie. Resultados. Las isotermas de adsorción muestran que el modelo de Freundlich se ajusta mejor a los datos experimentales, con una R2 = 0.9417 para el Cd y una R2 = 0.9567 para el Pb, lo cual indica que la adsorción de los metales pesados ocurre sobre una superficie heterogénea y en múltiples capas, con una afinidad variable hacia los sitios de adsorción. R. natans mostró una alta capacidad de sorción para el cadmio y el plomo. Conclusión. La alta capacidad de sorción y de acumulación de metales de R. natans, sugiere que esta hepática acuática puede ser un biomonitor efectivo para la medición de la contaminación por metales pesados en ambientes acuáticos y terrestres y/o para fines de biorremediación.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

Clara Gómez-Ensastegui , Instituto Tecnológico de Toluca

Instituto Tecnológico de Toluca, Av. Tecnológico s/n Agrícola Bella Vista C.P. 52149 Metepec, Edo. de México, México

Pedro Avila-Pérez, Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable UAEM – UNAM

Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable UAEM – UNAM, Carretera Toluca-Atlacomulco, km 14.5, Unidad El Rosedal, C.P. 50200, Toluca, Estado de México, Mexico.

José Luis García-Rivas, Instituto Tecnológico de Toluca

Instituto Tecnológico de Toluca, Av. Tecnológico s/n Agrícola Bella Vista C.P. 52149 Metepec, Edo. de México, México

Carlos Eduardo Barrera-Díaz, Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable UAEM – UNAM

Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable UAEM – UNAM, Carretera Toluca-Atlacomulco, km 14.5, Unidad El Rosedal, C.P. 50200, Toluca, Estado de México, Mexico

Carmen Zepeda-Gómez , Facultad de Ciencias, Universidad Autónoma del Estado de México

Facultad de Ciencias UAEMex, Carretera Toluca-Ixtlahuaca, Kilómetro 15.5, Estado de México. C.P.50200

Graciela Zarazúa-Ortega, Departamento de Forense Nuclear y Química Analítica, Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares

Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, Departamento de Forense Nuclear y Química Analítica, Carretera México-Toluca S/N C.P. 52750 Ocoyoacac, México.

Citas

Abdallah, O & Bashir, K. 2023. Quantitative determination of heavy metals in water using ICP-MS. Int. J. Adv. Chem. Res. 5:1, 115-116. DOI:10.33545/26646781.2023.v5.i1b.192

American Public Health Association (APHA) 1998. Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water. 20th Edition. American Public Health Association, Water Environment Federation, and American Water Works Association.

Anglana, C., Barozzi, F., Capaci, P., Migoni, D., Rojas, M., Fanizzi, F. P. & Di Sansebastiano, G. P. 2024. Characterization of three species of aquatic mosses in axenic culture for biomonitoring and biotechnological applications. Aquatic Botany, 193, 103762. https://doi.org/10.1016/j.aquabot.2024.103762

Aničić U., M., Ilić, M., Radnović, D., Vergel, K., Yushin, N., Chaligava, O. & Zinicovscaia, I. 2024. Comparative biomonitoring of airborne potentially toxic elements using mosses (Hypnum cupressiforme, Brachythecium spp.) and lichen (Evernia prunastri) over remote areas. Environmental Science and Pollution Research, 31(35), 48296-48312. https://doi.org/10.1007/s11356-024-34353-z

Ares, Á., Itouga, M., Kato, Y. & Sakakibara H. 2018. Differential Metal Tolerance and Accumulation Patterns of Cd, Cu, Pb and Zn in the Liverwort Marchantia polymorpha L. Bull Environ Contam Toxicol 100, 444–450. https://doi.org/10.1007/s00128-017-2241-0

Avila-Pérez, P., Balcázar, M., Zarazúa-Ortega, G., Barceló-Quintal, I. & Dı́az-Delgado C. 1999. Heavy metal concentrations in water and bottom sediments of a Mexican reservoir. Science of The Total Environment, 234: 1–3, 185-196. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(99)00258-2

Barukial, J. & Hazarika, P. 2022. Bryophytes as an Accumulator of Toxic Elements from the Environment: Recent Advances. In: Murthy, H.N. (eds) Bioactive Compounds in Bryophytes and Pteridophytes. Reference Series in Phytochemistry. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-97415-2_6-1

Bellini, E., Bandoni, E., Giardini, S., Sorce, C., Spanó, C., Bottega, S., Fontanini, D., Kola, A., Valensin, D., Bertolini, A., Saba, A., Paoli, L., Andreucci, A., Li, M., Varotto, C. & Sanitá di Toppi, L. 2023. Glutathione and phytochelatins jointly allow intracellular and extracellular detoxification of cadmium in the liverwort Marchantia polymorpha. Environ. Exp. Bot. 209, 105303. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2023.105303

Boudet, L. C., Escalante, A., Haeften, G. V., Moreno, V. & Gerpe, M. 2011. Assessment of Heavy Metal Accumulation in Two Aquatic Macrophytes: a Field Study. Ecotoxicology and Environmental Contamination, 6:1, 57–64. https://doi.org/10.5132/jbse.2011.01.009

Centro Estatal de Vigilancia Epidemiológica y Control de Enfermedades (CEVECE). 2023. Calidad del Aire y Salud en la Zona Metropolitana del Valle de Toluca. Disponible en línea en: https://cevece.edomex.gob.mx/sites/cevece.edomex.gob.mx/files/files/docs/boletin/Boletin-Calidad-AireAbri2023.pdfBoletin-Calidad-Aire-Abri2023.pdf (consultado el 26 febrero 2025)

Charkiewicz, A. E., Omeljaniuk, W. J., Nowak, K., Garley, M., & Nikliński, J. 2023. Cadmium toxicity and health effects—a brief summary. Molecules, 28:18, 6620. https://doi.org/10.3390/molecules28186620

Chaudhuri, S. & Roy, M. 2024. Global ambient air quality monitoring: Can mosses help? A systematic meta-analysis of literature about passive moss biomonitoring. Environment, Development and Sustainability, 26(3), 5735-5773. https://doi.org/10.1007/s10668-023-03043-0

Chen, X., Hossain, F., Duan, Ch., Lu, J,, Tsang, Y. F., Islam, S. & Zhou, Y. 2022.

Isotherm models for adsorption of heavy metals from water - A review,

Chemosphere, 307, 135545. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.135545

Comisión Nacional del Agua (CONAGUA). 2024. Indicadores de la calidad del agua superficial y subterránea. Gerencia de Calidad del Agua. Disponible en línea en: https://www.gob.mx/conagua/es/articulos/indicadores-de-calidad-del-agua (consultado el 30 enero 2025)

Delgado, C., Bautista, F., Gogichaishvili, A, Cortés, J. L., Quintana, P., Aguilar, D. & Cejudo, R. 2019. Identificación de las zonas contaminadas con metales pesados en el polvo urbano de la Ciudad de México. Revista internacional de contaminación ambiental, 35:1, 81-100. https://doi.org/10.20937/rica.2019.35.01.06

Desai, B. H. 2020. 14. United Nations Environment Programme (UNEP), Yearbook of International Environmental Law, 31(1), 319-325, https://doi.org/10.1093/yiel/yvab060

García-Céspedes, D., Lima-Cazorla, L. A., Ruiz-Gutierrez, L., Santana-Romero, J. L., & Calderón-Peñalver, P. A. 2016. Agroecosystems with Probable Health Risks Due to Heavy Metal Contamination. Revista Cubana de Química, 28:1, 378–393. https://cubanaquimica.uo.edu.cu/index.php/cq/article/view/689

García-Comendador, J., Fortesa, J., Calsamiglia, A., Calvo-Cases, A. & Estrany, J. 2017. Post-fire hydrological response and suspended sediment transport of a terraced Mediterranean catchment. Earth Surface Processes and Landforms, 42:14, 2254-2265. https://doi.org/10.1002/esp.4181

García-González, A., Zavala-Arce, R. E., Avila-Pérez, P., Rangel-Vazquez, N. A., Salazar-Rábago, J. J., García-Rivas, J. L. & García-Gaitán, B. 2021. Experimental and theoretical study of dyes adsorption process on chitosan-based cryogel. International Journal of Biological Macromolecules, 169, 75-84. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.12.100

Gomez, I. D. F., Cramp, R. L., Craig E. F. 2020. Living in polluted waters: A meta-analysis of the effects of nitrate and interactions with other environmental stressors on freshwater taxa. Environmental Pollution, 261, 114091. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114091

Graizbord, B., González Granillo, J. L., & López Ibarra, O. 2024. Vulnerabilidad y riesgo climático. Los retos de la Ciudad de México hacia el primer tercio del siglo XXI. Investigaciones Geográficas, 114. https://doi.org/10.14350/rig.60844

Hoagland, D. R., & Arnon, D. I. 1950. The water-culture method for growing plants without soil. California Agricultural Experiment Station Circular, 347.

Isinkaralar, O., Świsłowski, P., Isinkaralar, K., & Rajfur, M. 2024. Moss as a passive biomonitoring tool for the atmospheric deposition and spatial distribution pattern of toxic metals in an industrial city. Environmental Monitoring and Assessment, 196, 513. https://doi.org/10.1007/s10661-024-12696-x

Jain, C.K., Malik, D.S. & Yadav, A.K. 2016. Applicability of plant based biosorbents in the removal of heavy metals: a review. Environ. Process. 3, 495–523. https://doi.org/10.1007/s40710-016-0143-5

Khushbu, Gulati, R., Sushma, Kour, A. & Sharma, P. 2022. Ecological impact of heavy metals on aquatic environment with reference to fish and human health. Journal of Applied and Natural Science, 14:4, 1471-1484. https://doi.org/10.31018/jans.v14i4.3900

Korpinen, S., Bonsdorff, E., Crowe, T. P., Frid, C. L. J. 2015. Eutrophication and hypoxia: impacts of nutrient and organic enrichment. In: Marine Ecosystems: Human Impacts on Biodiversity, Functioning and Services. Ecology, Biodiversity and Conservation. Cambridge University Press, 202-243.

Kovár, F., Smutná K., Hruška, A., Koutník, I. & Vráblová, M. 2023. Adsorption and permeability of heavy metals (Fe, Cu, Pb, Zn, Cr, and Cd) onto the adaxial cuticle of Ficus elastica leaf. Scientia Horticulturae, 321, 112315. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2023.112315

López V., E. 2020. Análisis de dispersión anual para los contaminantes criterio de la Red Automática de Monitoreo Atmosférico de la Zona Metropolitana del Valle de Toluca (RAMA-ZMVT), 2017. Tesis de Licenciado en Ciencias Ambientales, Facultad de Planeación Urbana y Regional. Universidad Autónoma del Estado de México. 177 p.

Macedo-Miranda, M. G., Barrera-Díaz, C. E., Avila-Pérez P., López-Solórzano, E., Ortiz-Oliveros, H. B. & Zavala-Arce, R. E. 2024. Bioconcentration Capacity of Moss Leskea angustata Tayl. for Heavy Metals and Its Application in the Atmospheric Biomonitoring of a Metropolitan Area. Atmospheric Environment 331 120579. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2024.120579

Madiha, Z., Al-Yahyai, R., Ameen, A., Sharif, Y., Ali, L., Fatima, M., Khan, K.A. & Li, S. 2022. Health and environmental effects of heavy metals, Journal of King Saud University–Science. 34:1, 101653. https://doi.org/10.1016/j.jksus.2021.101653

Mahapatra, B., Dhal, N.K., Dash, A.K., Panda, B.P., Panigrahi, K.C.S. & Pradhan A. 2019. Perspective of mitigating atmospheric heavy metal pollution: Using mosses as biomonitoring and indicator organism. Environ. Sci. Pollut Res. 26, 29620–29638. https://doi.org/10.1007/s11356-019-06270-z

Martínez-Austria, P. F., Díaz-Delgado, C. & Moeller-Chavez, G. 2019. Seguridad hídrica en México: diagnóstico general y desafíos principales. Ingeniería del agua, 23:2, 107-121.

Mendoza, A. 2008. Ricciocarpus natans (Marchantiophyta), una hepática acuática en México. ContactoS, 70, 67–70.

Mitra, S., Chakraborty, A. J., Tareq, A. M., Emran T. B., Nainu, F., Khusro, A., Idris, A. M., Khandaker, M. U., Osman, H., Alhumaydhi, F. A. & Simal-Gandara J. 2023. Impact of heavy metals on the environment and human health: Novel therapeutic insights to counter the toxicity. Journal of King Saud University - Science, 35:7, 102823. https://doi.org/10.1016/j.jksus.2022.101865

Mora-Orozco, C., Flores-Garnica, J. G., Flores-López, H. E., Rubio-Arias, H. O., Chávez-Durán, Á. A., Ochoa-Rivero, J. M. & García-Velasco, J. 2018. Variaciones espacio-temporales y modelaje de la concentración de oxígeno disuelto en el lago de Chapala, México. Tecnología y ciencias del agua, 9:1, 39-52. https://doi.org/10.24850/j-tyca-2018-01-03

Naderizadeh, Z., Khademi, H., & Ayoubi, S. (2016). Biomonitoring of atmospheric heavy metals pollution using dust deposited on date palm leaves in southwestern Iran. Atmósfera, 29(2), 141-155. https://doi.org/10.20937/ATM.2016.29.02.04

Neijnens, F. K., Moreira, H., de Jonge, M M. J., Bart B. H. P. Linssen, B. B. H. P., Huijbregts, M A. J, Geerling, G. W. & Schipper, A. M. 2023. Effects of nutrient enrichment on freshwater macrophyte and invertebrate abundance: A meta-analysis. Glob Change Biol. 30:e17094. https://doi.org/10.1111/gcb.17094

Nnaji, N.D., Onyeaka, H., Miri, T. & Ugwa, Ch. 2023. Bioaccumulation for heavy metal removal: a review. SN Appl. Sci. 5:125. https://doi.org/10.1007/s42452-023-05351-6

Parmar, T. K., Rawtani, D., & Agrawal, Y. K. 2016. Bioindicators: the natural indicator of environmental pollution. Frontiers in Life Science, 9(2), 110–118. https://doi.org/10.1080/21553769.2016.1162753

Petrov, D. S., Korotaeva, A. E., Pashkevich, M. A., Chukaeva, M. A. 2023. Assessment of heavy metal accumulation potential of aquatic plants for bioindication and bioremediation of aquatic environment. Environ Monit Assess. 195, 122. https://doi.org/10.1007/s10661-022-10750-0

Phaenark Ch., Phankamolsil, Y., Sawangproh, W. 2024. Ecological and health implications of heavy metal bioaccumulation in Thai Fauna: A systematic review, Ecotoxicology and Environmental Safety, 285, 117086. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2024.117086

Prabakaran, K., Sompongchaiyakul, P., Bureekul, S., Wang, X. & Charoenpong, C. 2024. Heavy metal bioaccumulation and risk assessment in fishery resources from the Gulf of Thailand. Marine Pollution Bulletin, 198, 115864. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2023.115864

Raj, K., & Das, A. P. 2023. Lead pollution: Impact on environment and human health and approach for a sustainable solution. Environmental Chemistry and Ecotoxicology, 5, 79-85. https://doi.org/10.1016/j.enceco.2023.02.001

Raji, Z., Karim, A., Karam, A. & Khalloufi, S. 2023. Adsorption of Heavy Metals: Mechanisms, Kinetics, and Applications of Various Adsorbents in Wastewater Remediation—A Review. Waste, 1:3, 775-805. https://doi.org/10.3390/waste1030046

Rola, K. & Plášek, V. 2022. The utility of ground bryophytes in the assessment of soil condition in heavy metal-polluted grasslands. Plants, 11:16, 2091. https://doi.org/10.3390/plants11162091

Šajn, R., Bačeva Andonovska, K., Stafilov, T., & Barandovski, L. 2024. Moss as a Biomonitor to Identify Atmospheric Deposition of Minor and Trace Elements in Macedonia. Atmosphere, 15:3, 297. https://doi.org/10.3390/atmos15030297.

Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT). 2020. Informe de la situación del medio ambiente en México 2018. Disponible en línea en: https://apps1.semarnat.gob.mx:8443/dgeia/informe18/tema/cap6.html (consultado el 25 febrero 2025)

Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT). 2024. Comisión Nacional del Agua. Ley Federal de Derechos. Disposiciones aplicables en materia de aguas nacionales y sus bienes públicos inherentes para el ejercicio fiscal 2024. Disponible en línea en: https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/915768/Ley_Federal_de_Derechos_2024.pdf (consultado el 31 de enero del 2025)

Sinha, S., Singh, A., Sinha, D. & Chatterjee, R. 2021. A review on bryophytes as key bio-indicators to monitor heavy metals in the atmosphere. International Journal of Plant and Environment, 7: 1. 49-62. DOI:10.18811/ijpen.v7i01.5

Singh, S., & Bowman, J. L. 2023 The monoicous secondarily aquatic liverwort Ricciocarpos natans as a model within the radiation of derived Marchantiopsida. Front. Plant Sci. 14:1260596. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1260596

Varela, Z., Boquete, M.T., Fernández, J.A., Martínez-Abaigar, J., Núñez-Olivera, E. & Aboal, J.R. 2023. Mythbusters: unravelling the pollutant uptake processes in mosses for air quality biomonitoring. Ecological Indicators 148, 110095 https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.110095

Vázquez, M. D., Fernandez, J. A., Lopez, J. & Carballeira, A. 2000. Effects of water acidity and metal concentration on accumulation and within-plant distribution of metals in the aquatic bryophyte Fontinalis antipyretica. Water Air Soil Pollution 120, 1-20. https://doi.org/10.1023/A:1005200932035

Wang, J. & Guo, X. 2023. Adsorption kinetics and isotherm models of heavy metals by various adsorbents: An overview. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 53:21, 1837– 1865. https://doi.org/10.1080/10643389.2023.2221157

World Health Organization (WHO). 2021. WHO global air quality guidelines. Particulate matter (PM2.5 and PM10), ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide. Disponible en línea en: https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/345329/9789240034228-eng.pdf?sequence=1 (consultado el 20 enero 2021)

Yan, G., Gao, Y., Xue, K., Qi, Y., Fan, Y., Tian, X., Wang, J., Zhao, R., Zhang, P., Liu, Y. & Liu, J. 2023. Toxicity mechanisms and remediation strategies for chromium exposure in the environment. Frontiers in Environmental Science, 11, 1131204. https://doi.org/10.3389/fenvs.2023.1131204.

Yang, W., Lu, C., Liang, B., Yin, C., Lei, G., Wang, B., Zhou X., Zhen, J., Quan, S. & Jing, Y. 2023. Removal of Pb (II) from aqueous solution and adsorption kinetics of corn stalk biochar. Separations, 10:8, 438. https://doi.org/10.3390/separations10080438.

Descargas

Publicado

2026-04-17

Cómo citar

Gómez-Ensastegui , C., Avila-Pérez, P., García-Rivas, J. L., Barrera-Díaz, C. E., Zepeda-Gómez , C., & Zarazúa-Ortega, G. (2026). Evaluación de la capacidad de sorción de metales pesados por Ricciocarpus natans de la Laguna del Almoloya del Río, Estado de México. HIDROBIOLÓGICA, 36(1). Recuperado a partir de https://hidrobiologica.izt.uam.mx/index.php/revHidro/article/view/1842

Número

Sección

Artículos