Índices de contaminación de metales pesados y su relación con variables fisicoquímicas en el caribe colombiano

Abstract

Los océanos y mares del mundo se han vuelto el depósito de una gran cantidad de contaminantes, entre ellos los metales pesados, elementos que al ser persistentes pueden acumularse y permanecer con el tiempo tanto en el medio marino como en los tejidos de los organismos (Martínez, 2002). A pesar de tener una importancia biológica cómo oligoelementos, algunos de ellos pueden llegar a ser tóxicos (Campos, 1990). Los metales pesados se definen como elementos químicos de densidad, masa y peso atómico que pueden llegar a ser tóxicos en concentraciones altas. Algunos de estos elementos son: aluminio (Al), bario (Ba), berilio (Be), cobalto (Co), cobre (Cu), estaño (Sn), hierro (Fe), manganeso (Mn), arsénico (As), cromo (Cr), molibdeno (Mo), níquel (Ni), plata (Ag), selenio (Se), talio (Tl), vanadio (Va), oro (Au) y zinc (Zn) (Franco et al., 2016); siendo potencialmente tóxicos el mercurio (Hg), plomo (Pb) y cadmio (Cd) (Vélez y Botello, 1992). Los procesos de bioacumulación y biomagnificación generan alteraciones metabólicas y genéticas en diferentes especies, incluido el ser humano (Argumedo y Viloria, 2015). Es importante considerar qué los seres vivos requieren algunos de estos metales para varias funciones biológicas, pero en las concentraciones adecuadas, ya que una escasa o excesiva concentración pueden alterar procesos bioquímicos y fisiológicos en el organismo por sus características químicas, concentraciones en las que pueden presentarse, el tipo de compuesto o metabolito que pueden formar (p. ej. metilmercurio) (Franco et al., 2016). La contaminación por metales pesados es una de las formas más peligrosas de contaminación para el ambiente, la mayoría de los metales pesados se encuentran en concentraciones de tipo µg/L o incluso menores, siendo el aporte continental la principal entrada a la zona costera (Vélez y Botello, 1992). Se ha confirmado qué la tasa de ingreso de Pb al ambiente marino se ha incrementado severamente en los últimos 50 años, principalmente por el uso del tetraetilo de plomo cómo aditivo de combustibles (Vélez y Botello, 1992). Por lo general, los metales pesados forman parte de los elementos constituyentes del agua de mar y se originan por procesos naturales tales como el vulcanismo, el hidrotermalismo o la erosión de las rocas. Durante los ciclos biogeoquímicos estos se pueden interrelacionar con los desechos y el material sedimentario proveniente de las actividades humanas, que en muchos casos exceden a la movilización natural (Fernández, 2007). Son relevantes los aportes de metales continentales o resultado de actividades antrópicas cómo la petrolera, agrícola, industrial, urbana y sanitaria que pueden aumentar las concentraciones de estos contaminantes a niveles tóxicos (Vélez y Botello, 1992). Una vez han ingresado a la zona marina, es posible que se acumulen principalmente en los sedimentos, el agua intersticial, el material suspendido y el agua superficial (Campos, 1990). Estos contaminantes posiblemente se combinen con compuestos orgánicos persistentes presentes en la zona y aumenten su biodisponibilidad, posibilitando su ingreso a las diferentes redes tróficas (Vélez y Botello, 1992). Los sedimentos de un sistema acuático son excelentes indicadores del grado de contaminación, dado que reflejan la calidad ambiental del agua y variaciones temporales de ciertos parámetros hidrológicos y químicos. Son importantes en la identificación, monitoreo y distribución de metales traza, debido a que son fijados en los sedimentos por acción de las arcillas, óxidos hidratados, carbonatos y materia orgánica (Azevedo, 1988). Los análisis granulométricos y geoquímicos de los sedimentos marinos se realizan con el objetivo de determinar su calidad ambiental y establecer las zonas de enriquecimiento de metales contaminantes y sus variaciones temporales (Pineda, 2009). Los sedimentos guardan una relación en la concentración del metal con el tamaño de la partícula y cantidad de materia orgánica sedimentaria, alterando el equilibrio ecológico y biogeoquímico del ecosistema (López et al., 2014). Las principales fracciones texturales que predominan en los sedimentos superficiales corresponden a: fango, limo, arena muy fina a fina y grava (Pineda, 2009), siendo uno de los principales factores que aumentan el área de absorción de estos elementos con un menor tamaño de grano, con la mayor concentración de materia orgánica y metales en la fracción arcilla (< 2 μm) y limo (2-63 μm) (Salomons y Förstner, 1984). Los sedimentos finos y gruesos se encuentran mezclados en proporciones variables dependiendo de la hidrodinámica del ambiente (Ip et al., 2007). El sistema acuoso regula las tasas de adsorción y de absorción en el sistema de la columna de agua y el sedimento, la adsorción remueve el metal de la columna de agua y luego este puede ser incorporado nuevamente. La salinidad, potencial redox y otros procesos regulan las concentraciones y formas químicas de los metales en el ambiente (Cogua et al., 2012).