EL CLICLO DEL MERCURIO

EQUIPO 4

INTRODUCCIÓN El mercurio ocurre naturalmente en una variedad de compuestos orgánicos e inorgánicos, no sólo en estado sólido o disuelto, sino también disuelto en líquido y en la fase gaseosa. La transición de mercurio entre esos compuestos y fases es controlada por una multitud de procesos ambientales, que incluyen reacciones foto químicas, oxidación y reducción química, transformaciones microbiales, y fracciona miento fisiológico. El mercurio difiere de otros metales por su carácter "orgánico": aparece naturalmente en compuestos organometálicos y tiene una alta afinidad por la mayor parte de los tipos de materia orgánica, especialmente las proteínas de los organismos. Además, el ciclo natural del mercurio ha sido interrumpido y acelerado por las actividades antropogénicas. Evidente mente el comporta miento bioquímico del mercurio es complejo, y su entendimiento requiere un estudio holístico de los procesos industriales, atmosféricos geológicos, hidrológicos químicos, microbiales, fisiológicos y ecológicos.

Se define como ciclo del mercurio como el flujo que hay entre la atmosfera, tierra y agua.

La cantidad de mercurio será función de:

•El ciclo global natura.

•El ciclo global perturbado por la actividad humana.

•Fuentes regionales de mercurio.

•Fuentes locales de mercurio.

RESERVAS DE HG EN EL PLANETA.

Reserva Gramos Forma

Aguas oceánicas 1017

Principalmente como HgS

Biota terrestre 1011

Atmosfera 108

Aguas terrestres 107

EL MERCURIO EN EL SUELO, AGUA Y LA ATMOSFERA El mercurio metálico, Hg0, forma amalgamas fácilmente con muchos metales. Además es muy volátil, por lo que es la forma en la que normalmente se encuentra en la atmósfera, donde se oxida fotoquímicamente a Hg2+. En el suelo, la forma más común es la del mineral cinabrio, HgS, que por calentamiento en presencia de oxígeno se reduce a la forma metálica, con producción de SO2.

En los ambientes acuáticos, el mercurio suele encontrarse en forma de Hg2+, que se adsorbe fácilmente a las partículas lo que favorece su metabolización por los microorganismos.

TOXICIDAD

El mercurio es, tal vez, el metal más tóxico de todos lo que el ser humano emplea con fines industriales (minería, electrónica, medicina, alimentación, cosmética, etc.) Dicha toxicidad le viene dada, fundamentalmente, por la alta afinidad que muestra el Hg2+ por los grupos tiólicos e imínicos de las proteínas, lo que facilita su desnaturalización. Además, el mercurio es absorbido a mayor velocidad de la que puede ser eliminado, por lo que se acumula en los tejidos vivos, fenómeno conocido como bioacumulación. A lo largo de la cadena trófica, la concentración relativa de mercurio aumenta, por lo que se habla de biomagnificación.

lo que hacen las plantas y algunos microorganismos es convertir los metales en forma tóxica mediante oxidación o reducción a su forma no tóxica.

MECANISMO DE DETOXIFICACIÓN En el ciclo biogeoquímico de este elemento juegan un papel importante las formas mono- y dimetiladas, producidas por distintos microorganismos como mecanismo de destoxificacion.

La metilación del mercurio es la principal reacción que, para minimizar sus efectos tóxicos, llevan a cabo un importante número de bacterias, fundamentalmente del grupo de las reductoras de sulfato, en las condiciones anóxicas de los fondos y sedimentos marinos.

La detoxificación es observable en bacterias sulfato reductoras o sulfo oxidantes mediante la precipitación reductora usando enzimas. Muchos de los organismos utilizan los metales como aceptores de electrones en su respiración anaerobia (sin oxígeno), acoplando su reducción con la oxidación de compuestos orgánicos (reducción disimilatoria). Las formas oxidadas más solubles se reducen a formas menos solubles y a su vez menos bioactivas, las cuales luego se excretan al exterior de la célula dando como resultado la detoxificación y/o precipitación del contaminante. Se ha comprobado con uranio (U), cromo (Cr), vanadio (V), selenio (Se), molibdeno (Mo), cobre (Cu), oro (Au), mercurio (Hg), plata (Ag) y tecnecio (Tc).

El mecanismo más extendido de resistencia al mercurio es el que se caracteriza por lo genes mer, que se encuentran en un operón, ubicado en el plásmido. Con pocas diferencias, este sistema se da tanto en bacterias Gram positivas como en Gram negativas.

En ambientes con limitación de sulfato, se ha observado que la transferencia interespecífica de H2 y acetato entre metanógenos y bacterias reductoras de sulfato juega un papel importante en el proceso de metilación del mercurio. La formación del metilmercurio (CH3Hg+) implica la adición al Hg2+ de un grupo metilo, que es proporcionado por la metilcobalamina (CH3B12). La trasferencia de un segundo metilo produce dimetilmercurio (CH3HgCH3), que es muy volátil y se libera a la atmósfera.

Se han descrito varios plásmidos:

pVS1Pseudomo

nas aeruginosa

 Presencia del gen

merRTPAD

NR1Shigella flexneri

pklh2

Acinetobacter

calcoaceticus Mecanismo molecular de resistencia al mercurio en bacterias. Mp

(membrana plasmática); ME (membrana externa); GSH (glutatión reducido).

ACTIVIDAD ANTROPOGENICA Estudios recientes indican por ejemplo que de las aproximadamente 200,000 toneladas de mercurio emitidas a la atmosfera desde 1890, aproximadamente el 95% se encuentran en suelos terrestres, alrededor de un 3% en aguas oceánicas y un 2% en la atmosfera.

El mercurio puede estar en forma de:

Hg0 (metálico), Hg2++ (mercurioso) yHg2+ (mercúrico).

Para dar valores cuantitativos a dicho ciclo es necesario conocerlas cantidades de mercurio presentes en las diferentes reservas terrestres.

FUENTES PRINCIPALES DE MERCURIO AL PLANETAFuente de mercurio Toneladas por año Forma

Fuentes biológicas

Evaporación de los océanos

21,000 Hg0

Emisión de Volcanes 1,290 Hg0

Fuentes antropogénicas

Minería de mercurio 10,000 HgS

Plantas metalúrgicas 2,000 HgS

Otras actividades(Aparatos eléctricos,

fungicidas, etc.)200 HgS

REFERENCIAS

Wagner-Döbler, Pilot plant for remediation of mercury containing industrial wastewater, Appl Microbiol Biotechnol, 2003.

S.Mendioroz, Mercurio, Instituto de Catalisis y Petroleoquimica del CSIC, Madrid España.

Castillo Rodriguez, Francisco. Biotecnologia Ambiental, Editorial TÉBAR, S.L, Madrid,2005.