Sulfato de cobre

2.10.1 Características generales

El sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4. 5H2O) es una sal de color azul, que en su forma anhidra (CuSO4) es blanca, es muy soluble en agua, metanol y glicerina e insoluble en alcohol y acetona (Pradeau, 2001). Se conoce comercialmente con el nombre de sulfato de cobre, vitriolo azul o piedra azul, y cristaliza en el sistema triclínico. Se emplea, por su acción bactericida y alguicida, en el tratamiento del agua para combatir las algas en depósitos y piscinas, en agricultura como desinfectante y para la formulación de fungicidas e insecticidas, en la conservación de la madera, como

reactivo de Benedict y de Fehling para la detección de azucares. El sulfato de cobre es toxico por ingestión, inhalación y contacto, siendo las dos primeras vías de intoxicación las mas peligrosas (Heredia, 2006). El sulfato de cobre cristaliza en la red triclínica, la menos simétrica de las 14 redes de Bravais tridimensionales, con parámetros de red a= 6.12 Å, b= 10.7 Å, c= 5.97 Å, α= 82.27 Å, β= 107.43o y γ= 102.67o (Beevers, 1934). A modo de

comparación el cloruro sódico, que es el ejemplo típico al estudiar el enlace iónico, cristaliza en la red cúbica centrada en las caras, con parámetros de red a=b=c=5.63 Å y α = β = γ = 90o (Kittel, 1998). El color azul de la sal se

debe a la presencia de moléculas de agua en su estructura cristalina. 2.10.2 Efectos fisiológicos y absorción del cobre por las plantas

El cobre (Cu) proviene de fuentes naturales y actividades humanas. En las rocas de la corteza terrestre el Cu se encuentra principalmente asociado a sulfuros, como la calcosita (Cu2S) o complejos integrando otros metales, por ejemplo la calcopirita (CuFeS2) que es el mineral de Cu más abundante. La concentración de Cu en la corteza terrestre es de 55 a 70 mg/Kg-1_{, y en la} solución del suelo usualmente es baja entre 10-8 y 10-6 M. En un suelo deficiente de Cu, hay de 1 a 2 mg/Kg-1 (Rechcigl, 1995).

En suelos no contaminados aproximadamente encontramos 30 mg/kg-1 de Cu total. Sin embargo, son las actividades humanas las que han favorecido el incremento de los niveles de Cu en suelos y aguas a concentraciones tóxicas, lo cual ha sido documentado en muchas partes del mudo (Japón, Francia y Kenya) (Rechcigl, 1995). Cuando se drenan sedimentos de canales, ríos y presas aledaños a minas e industrias, los cultivos que crecen en estos sedimentos presentan altos contenidos de Cu y otros metales en sus tejidos. El Cu ha sido intensamente utilizado como fungicida, tal es la mezcla de CuSO4 y CaCO3 (caldo bordeles) asperjado en plantas (Carro, 1990), para el control de enfermedades en muchos cultivos, esta mezcla es utilizada en muchas partes del mundo. La presencia de minerales arcillosos o materia orgánica en la solución del suelo, reduce la concentración del cobre. También algunos microorganismos del suelo participan en los mecanismos de desintoxicación del suelo al precipitar el Cu, reduciendo así su concentración en el suelo.

El Cu es un micronutrimento esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas, pero puede ser tóxico cuando su contenido en tejidos es más alto que los niveles óptimos. Los requerimientos de Cu por las plantas son relativamente pequeños, la concentración normal en los tejidos de las plantas es de 5 a 20 mg; los niveles óptimos de cobre en hojas oscilan entre 3 y 7 mg de materia seca. Las concentraciones entre 20-30 mg son tóxicas para las plantas, aunque en ocasiones, grandes cantidades de cobre (20- 200 mg) pueden ser toleradas por las plantas, si éste elemento es aplicado como fungicida. Niveles menores de 4 mg de materia seca, indican deficiencia en las plantas.

Generalmente, cuando el Cu está en niveles tóxicos puede inducir alteraciones en las células, debido a sus propiedades redox. El Cu cataliza

la formación de algunos radicales libres dañinos, como algunas especies reactivas de oxígeno y compuesto peróxidos, los cuales causan una oxidación rápida. Estos efectos tóxicos que inducen el incremento en los estados de oxidación de las células, pueden ser inhibidos por mecanismos antioxidativos. Varias enzimas del metabolismo oxidativo están involucradas en estos mecanismos, algunas de éstas son las peroxidasas (PODs), catalasas y superóxido dismutasas (SODs) (Ei-Lu et al., 2002).

El cobre forma parte de tres enzimas: la ácido ascórbico oxidasa, la polifenol oxidasa y la tirosinasa. Este elemento también está presente en las amino oxidasas. Numerosas enzimas requieren como cofactor al cobre. Algunos ejemplos de estas es la plastocianina, la cual interviene en la fotosíntesis y la hemocianina que interviene en el transporte de oxigeno de los invertebrados. La rusticianina, es una proteína que contiene Cu en su molécula. El cobre es un componente de las enzimas citocromo oxidasa, ácido ascórbico oxidasa y polifenol oxidasa que reducen el oxígeno molecular. El cobre también participa en la desnaturalización e hidroxilación de ácidos grasos.

La concentración de cobre en la solución del suelo, así como su disponibilidad está controlada por el pH, textura, interacción con otros nutrimentos, adsorción a arcillas y superficies orgánicas en el suelo.

Las concentraciones de cobre en solución disminuyen con el incremento de pH y el suministro a las plantas disminuye por el incremento en adsorción. Las especies dominantes en la solución del suelo son Cu2+ a pH < 7 y Cu(OH)2 A pH > 7.

El cobre es absorbido por las plantas como ion cúprico, Cu2+. Al ingresar, el cobre a los tejidos vegetales, pasa a ser un componente de la proteína del cloroplasto denominada plastocianina que participa en el sistema de transporte de electrones en el fotosistema I y II. El cobre es utilizado para la formación de clorofila. Cuando la absorción de cobre por las plantas llega a concentraciones elevadas, sus efectos incluyen reducción en vigor, disminución en el desarrollo radical y clorosis en las hojas.

Los síntomas comunes de la deficiencia de cobre incluyen la muerte descendente de las plantas de cítricos y el rajado de la cebolla y otras hortalizas. Los cereales de grano pequeño con deficiencia de cobre pueden dejar de formar panoja o grano. La toxicidad por cobre se ha asociado con suelos conteniendo de 110 a 1500 mg/kg-1_.