Del mar a los lagos y musgos. Un doctorado de la casa nos cuenta parte de las investigaciones que desarrolla como post doc en Toulouse, Francia y clausura la Tercera edición de Ciencia compartida

06 Junio 2014

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Para clausurar la Tercera Edición de Ciencia compartida hemos elegido a quien es uno de los predecesores de la idea de generar mediante charlas periódicas vida universitaria dentro de la Facultad de Ciencias del Mar, Aridane González González. Hoy en día Ciencia compartida es un equipo, es un proyecto abierto y es el resultado de todos, organizadores, ponentes, de quienes facilitan el trabajo pero también de ustedes, el público que nos sigue en la red.

La charla de clausura será como siempre a las 13 horas en la Sala de Grado de la Facultad de Ciencias del Mar, el próximo martes 10 de junio, bajo el título Musgos como bioindicadores de contaminación metálica: Caracterización fisicoquímica en términos de adsorción (Mosses as bioindicators metalic pollution: Physochemical characterization in terms of adsorption). Trabajo realizado junto con O.S. Pokrovsky y publicado en el Journal of Colloid and Interface Science

Aridane González González, Licenciado en Ciencias del Mar (2006), Máster en Oceanografía (2008), DEA (2008) y Doctor en Ciencias del Mar por la ULPGC (2011). Desde 2007 se integra en el Grupo de Química Marina (QUIMA) de la ULPGC realizando en colaboración con los investigadores Magdalena Santana Casiano y Melchor González Dávila, numerosos artículos, comunicaciones en congresos, campañas, proyectos. Actualmente es Postdoctoral en el Géoscience Environnement Toulouse (GET-CNRS) en el FP7-European Project MOSSclone ( 2012 y 2014), y en el International Project Gagilau en colaboración con el Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (EcoLab-CNRS) (2013).

Los bioindicatores han sido utilizados en áreas urbanas e industriales para controlar la contaminación tanto atmosférica como acuática, ya que la contaminación medioambiental es uno de los mayores problemas de salud pública. En este sentido, los musgos son capaces de reflejar la composición química de la atmósfera más cercana a la superficie por lo que junto a su fácil producción hacen que sean uno de los organismos propuestos para ser utilizados como bioindicadores en Europa.

Este estudio es parte del proyecto europeo Mossclone (FP-7) y cuantifica la adsorción de metales pesados en 4 especies típicas de musgos para que una de ellas se producidas en laboratorio y utilizada como monitor ambiental. Se estudió la adsorción de Cu²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, Pb²⁺ y Zn²⁺ en Hypnum sp., Sphagnum sp., Pseudoscleropodium purum y Brachytecium rutabulum en un amplio rango de pH (1.3-11.0) y de concentración de metal (1.61 M – 3.8 mM). A los resultados experimentales se le aplicó un modelo lineal (LPM) para estimar las constantes de equilibrio y el número de sitios disponibles en la superficie. La valoración ácido-base demostró que la especie Sphagnum sp. es la especie con mayor eficiencia adsortiva dada su mayor concentración de sitios disponibles en la superficie (0.65 mmolg^-1). El pK_a calculado para las especies de musgos estudiadas sugieren la presencia de 5 posibles grupos funcionales: fosfodiester, carboxilo, fosforilo, amino y polifenol. El resultado de la adsorción de metales en función del pH demuestra que B. rutabulum presenta el mayor porcentaje de adsorción y a la vez el mayor número de sitios disponibles para dicha adsorción. Sin embargo, de acuerdo a los resultados de la adsorción en función de la concentración de metal disuelto, la cual sigue una isoterma de Langmuir, Sphagnum sp. se puede considerar como la especie con mayor interés en cuanto a la capacidad de adsorción, aunque la diferencia entre especies no supera el 20%. Los resultados de este estudio demuestran que hay un patrón similar en la adsorción de los cinco metales en los musgos, tanto en función del pH como en función de la concentración de metal, lo cual ha sido también corroborado por la similitud en los valores de las constantes de adsorción. La comparación cuantitativa de la adsorción de metales con otros materiales orgánicos e inorgánicos demuestra que los musgos son los adsorbentes naturales de metales con mayor eficiencia.

Bioindicators have been used in urban and industrial areas to control the atmospheric pollution because it constitutes one of the most important environmental problems of human health. In this sense, mosses are able to reflect the chemical composition of surrounding atmosphere that together with the easy production techniques becomes mosses as one of the potential bioindicators in Europe.

This study is part of the Mossclone project (FP-7) and quantiﬁes the adsorption of heavy metals on 4 typical moss species in order to propose one of them to be used for environmental monitoring in the moss bag technique. The adsorption of Cu²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, Pb²⁺ and Zn²⁺ onto Hypnum sp., Sphagnum sp., Pseudoscleropodium purum and Brachytecium rutabulum has been investigated using a batch reactor in a wide range of pH (1.3–11.0) and metal concentrations in solution (1.6l M –3.8 mM). A Linear Programming Model (LPM) was applied for the experimental data to derive equilibrium constants and the number of surface binding sites. The surface acid–base titration performed for the 4 mosses demonstrated that Sphagnum sp. is the most efﬁcient adsorbent as it has the maximal number of proton-binding sites on the surface (0.65 mmolg^-1). The pK_a computed for all the moss species suggested the presence of 5 major functional groups: phosphodiester, carboxyl, phosphoryl, amine and polyphenols. The results of pH-edge experiments demonstrated that B. rutabulum exhibits the highest percentage of metal adsorption and has the highest number of available sites for most of the metals studied. However, according to the results of the constant pH ‘‘Langmuirian’’ isotherm, Sphagnum sp. can be considered as the strongest adsorbent, although the relative difference from other mosses is within 20%. The results of this study demonstrate a rather similar pattern of ﬁve metal adsorptions on mosses, both as a function of pH and as a metal concentration, which is further corroborated by similar values of adsorption constants. The quantitative comparison of metal adsorption with other common natural organic and inorganic materials demonstrates that mosses are among the most efﬁcient natural adsorbents of heavy metals.