Monitoreo de metales pesados en plantas usadas en fitorremediación de agroecosistemas a través de microfluorescencia de rayos x in vivo

• Autores: Sbarato, Viviana María
• Año de publicación: 2025
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Sánchez, Héctor Jorge; Gil, Silvia Patricia
• Materia: Plantas; Contaminación; Metales pesados; Espectroscopia infrarroja; Monitoreo; Remediación ambiental
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (Doctor en Ciencias Agropecuarias) -- UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2025
Fil: Sbarato, Viviana María. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias; Argentina.
Fil: Sánchez, Héctor Jorge. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática Astronomía, Física y Computación; Argentina.
Fil: Gil, Silvia Patricia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias; Argentina.
La contaminación por metales pesados, como Zn y Cu, representa una amenaza significativa para los agroecosistemas y la sostenibilidad ambiental. Más allá del costo y la complejidad de las tecnologías convencionales de tratamiento, las soluciones basadas en la naturaleza, como la fitorremediación con plantas acuáticas (Lemna minor L. y Salvinia biloba Raddi), ofrecen alternativas sostenibles. Sin embargo, su implementación enfrenta desafíos debido a la comprensión insuficiente de los procesos de acumulación, los umbrales de saturación y el monitoreo de su eficacia. Este trabajo se centra en la formulación de estrategias analíticas rápidas para el monitoreo in vivo de metales pesados en sistemas de fitorremediación acuática mediante espectroscopía de fluorescencia de rayos x (micro-XRF). Inicialmente, se caracterizó un sistema de micro-XRF basado en un monocapilar cónico de vidrio para optimizar la detección de Zn y Cu. Posteriormente, se diseñó un método para evaluar in vivo las variaciones relativas de concentraciones de estos metales en plantas fitofiltrantes, considerando correcciones por espesor y el uso de estándares de referencia. Los ensayos experimentales a escala de laboratorio demostraron diferencias significativas en la acumulación y distribución de metales entre las especies estudiadas, distinguiendo la concentración en las partes aéreas y sumergidas de Lemna minor L. y Salvinia biloba Raddi ante variadas concentraciones de los metales en el medio, así como su evolución a lo largo de las horas de exposición. Adicionalmente, se implementó una metodología de monitoreo basada en micro-XRF para evaluar el desempeño de la fitofiltración, integrando técnicas avanzadas como la simulación Monte Carlo y modelos de cuantificación iterativa mediante estándares virtuales. Los resultados obtenidos permitieron establecer indicadores clave de saturación y eficiencias de captación, aportando bases para la toma de decisiones en la gestión de humedales artificiales y el tratamiento de aguas contaminadas. El análisis concluyó que el sistema de micro-XRF desarrollado constituye una herramienta eficaz y versátil para el monitoreo de procesos de fitofiltración. Futuras investigaciones se centrarán en la implementación de este sistema en condiciones más amplias y en la evaluación de su aplicabilidad a otros metales pesados y especies fitorremediadoras, abriendo nuevas oportunidades en el campo del control de las fuentes de contaminación ambiental.
Heavy metal contamination, including Zn and Cu, poses a significant threat to agroecosystems and environmental sustainability. Beyond the cost and complexity of conventional treatment technologies, nature-based solutions, such as phytoremediation with aquatic plants (Lemna minor L. and Salvinia biloba Raddi), offer a sustainable alternative. However, their implementation faces challenges due to insufficient understanding of the accumulation processes, saturation thresholds, and monitoring of their effectiveness. This work focuses on the development of rapid analytical strategies for in vivo monitoring of heavy metals in aquatic phytoremediation systems using X-ray fluorescence spectroscopy (micro-XRF). Initially, a micro-XRF system based on a conical monocapillary was characterized to optimize the detection of Zn and Cu in plant samples. Subsequently, a method was developed to evaluate in vivo the relative variations in the concentrations of these metals in phytoremediating plants, considering thickness corrections and the use of reference standards. Laboratory-scale experimental tests demonstrated significant differences in metal accumulation and distribution between the species studied, distinguishing the concentration in the aerial and submerged parts of Lemna minor L. and Salvinia biloba Raddi under varied concentrations of metals in the growth medium, as well as their evolution over the hours of exposure. Additionally, a monitoring methodology based on micro-XRF was implemented to evaluate the performance of phytofiltration, integrating advanced techniques such as Monte Carlo simulation and iterative quantification models using virtual standards. The results allowed the establishment of key saturation indicators and uptake efficiencies, providing a basis for decision-making in the management of constructed wetlands and the remediation of contaminated waters. The analysis concluded that the developed micro-XRF system is an effective and versatile tool for monitoring phytofiltration processes. Future research Will focus on implementing this system under a wider range of conditions and assessing its applicability to other heavy metals and phytoremediating species, opening new opportunities in environmental pollution source control.
Fil: Sbarato, Viviana María. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias; Argentina.
Fil: Sánchez, Héctor Jorge. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática Astronomía, Física y Computación; Argentina.
Fil: Gil, Silvia Patricia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias; Argentina.