María de los
Ángeles
Tello a
Determinación
de
las concentraciones
de plomo y cadmio en
suelos de sectores
aledaños al parque industrial
de la ciudad de Cuenca
Revista Científica
Mundo de la Investigación
y el Conocimiento. Vol.
2 núm.,
especial, mayo, ISSN: 2588-073X, 2018,
pp. 560-577
DOI: 10.26820/recimundo/2.esp.2018.560-577
Editorial Saberes del
Conocimiento
Recibido: 05/12/2017 Aceptado: 15/02/2018
a. Unidad Académica de Ingeniería, Industria y Construcción; Universidad Católica de Cuenca, Cuenca-Ecuador
RESUMEN
A través de la presente investigación se determinan las concentraciones de plomo y cadmio
en
los suelos de ciudadelas aledañas al parque
industrial de la ciudad de
Cuenca (Abdón Calderón y Uncovía). Para el efecto se analizan cinco muestras de suelo a diferentes distancias entre la zona industrial y cada una de los sectores desde 200 a 700 metros; las determinaciones
se realizan por triplicado. El método aplicado fue por: Digestión Ácida y
Absorción Atómica en el laboratorio
del Centro de Servicios y Análisis de Minerales Metálicos y no Metálicos (CESEMIN) de la Universidad de Cuenca; los valores promedio
de plomo y cadmio obtenidos fueron superiores a la Norma de Calidad Ambiental del
Ecuador
(TULAS).
Palabras claves: Plomo, cadmio,
toxicidad, contaminación ambiental.
ABSTRACT
Through the present investigation the concentrations of lead and cadmium
are
determined in the
soils of citadels adjacent to the industrial park of the city
of Cuenca (Abdón Calderón and
Uncovía). For this purpose, five soil samples are analyzed at different distances
between the industrial zone and each one of the sectors from 200 to 700 meters; the determinations are made in
triplicate. The applied method was: Acid Digestion and Atomic Absorption in the laboratory
of the Center for Services and Analysis of Metallic and Non-Metallic Minerals (CESEMIN) of
the University of Cuenca; the average values of lead and cadmium obtained were higher
than the Environmental Quality Standard of Ecuador (TULAS).
Keywords: Lead, cadmium, toxicity, environmental contamination.
Introducción.
En varios países del mundo, la intoxicación por
metales pesados representa un problema
de salud pública, la exposición a estos tóxicos a través de aire, agua y/o suelo contaminados puede darse por inhalación o ingestión (A,
2010).
El suelo representa
uno de
los compartimentos más importantes del ecosistema en este se asientan los seres vivos y
se desarrollan actividades necesarias para la subsistencia de la población, el buen funcionamiento del mismo dependerá
de su
calidad esto implica
la capacidad
que tiene para desempeñar las funciones edáficas dentro del ecosistema y mantener la
productividad biológica, la calidad
ambiental y la salud de plantas y animales (Zalidis,
2002).
Entre los principales contaminantes del suelo tenemos a metales pesados como el plomo
y cadmio (RAMOS-GOMEZ & Magdalena, 2012) que se generan
principalmente como resultado de procesos industriales,
estos se acumulan
paulatinamente con
el tiempo hasta
alcanzar
concentraciones toxicas (ETAPA,
2002).
El
plomo y cadmio son metales pesados que al ingresar en el
organismo de los
seres vivos tienden a distribuirse
en tejidos blandos como: riñón, hígado, cerebro y
también en tejidos compactos
como los huesos (ATSDR,
1999).
En la naturaleza el plomo se encuentra presente
en
la corteza terrestre, las fuentes de
contaminación ocupacional y ambiental son: la minería; la fundición y la industria, se utiliza en
la fabricación de
baterías, pigmentos para
pinturas, cerámica vidriada, recubrimiento de
cables y durante mucho
tiempo se usó como antidetonante
de la gasolina, actualmente se comercializa gasolina libre de plomo, sin embargo el uso de gasolina plomada ha dejado secuelas en varios países del mundo debido a su efecto acumulativo, contaminando el ambiente (ATSDR, 2007).
El plomo no tiene función biológica
útil
en el hombre, en forma
natural no se considera
contaminante, representa
un
problema cuando este
elemento
alcanza y
supera las concentraciones
máximas permisibles en el medio ambiente. En
algunos países latinoamericanos
como en Chile, existen publicaciones que documentan
intoxicaciones por plomo,
hacen referencia a casos clínicos individuales o casos de
contaminación ambiental producida por
fábricas que trabajan con dicho
elemento, demostrando que
tanto los trabajadores como las personas que habitan en las cercanías presentan niveles más altos que el resto de la población
(Gonzales, y otros, 2006).
La toxicidad del plomo a nivel molecular, se da en procesos bioquímicos fundamentales,
como inhibir o mimetizar las acciones del calcio, además puede
interactuar con ciertas proteínas
incluyendo a las que poseen grupos carboxilo, amino, sulfidrilo y fosfato (Foulkes, 1986).
Estudios indican que el plomo contribuye de una manera significativa a problemas socio-
conductuales como la delincuencia juvenil y
los crímenes violentos (Needleman, McFArland, Ness,
Fienberg, & Tobi, 2002).
El
cadmio
es un contaminante
ambiental importante como
resultado del
proceso
industrial, el polvo atmosférico contaminado precipita en el suelo, y
de este se distribuye a otros compartimentos ambientales por medio de la lluvia y la cadena trófica como mencionamos en el
caso del plomo; el Cd, no es esencial para el hombre, se acumula en los tejidos cuando la exposición es prolongada y a elevadas concentraciones; puede ingresar al organismo por vía respiratoria, digestiva o cutánea (Olivares, y otros, 2009).
La exposición laboral al Cd se observa en: la industria; refinamiento de zinc; fundición; producción y derivados de cadmio; fórmulas para plásticos, etc. Entre las exposiciones ambientales tenemos: contaminación de
agua, aire,
suelo,
productos alimenticios,
humo de cigarrillo y especialmente se genera por la llamada basura electrónica como los televisores,
computadoras, celulares y demás artefactos electrónicos (Carroll & Essick, 2008).
La exposición a
niveles altos se
asocia con enfermedades graves como alteraciones
genéticas, dismenorrea, abortos,
mortinato y aumento de la testosterona en el suero sanguíneo de
la mujer; la exposición a bajas concentraciones se relaciona con cáncer de próstata (Tchernitchin,
y otros, 2008).
En 1955 se
descubrió la enfermedad ósea itai-itai, en Tomaya zona
de Japón, afectó a
pobladores de zonas contaminadas con Cd, esta enfermedad produce síntomas como: dolores de fémur, lumbares, problemas al caminar y
en
casos graves osteomalacia, osteoporosis y fracturas
óseas (Repetto, 2009).
Tomando como base todos los estudios antes citados sabemos que el plomo y
cadmio tienden a acumularse en la superficie del suelo, sobre todo en sectores industriales y por la
actividad
antrópica, quedando accesibles a
la población ya sea
por ingesta e inhalación de suelos
y/o consumo de cultivos contaminados. Las plantas que crecen en estas tierras los absorben y la concentración de
éstos en los tejidos vegetales se relaciona directamente con su cantidad en los
suelos, especialmente en la
solución húmeda (Kabata
Pendias & Pendias, 2001).
Objetivos
Objetivo general
Evaluar el riesgo toxicológico de plomo y cadmio en suelos, del entorno del parque
industrial de la Ciudad de Cuenca.
Objetivos específicos
· Determinar
las
concentraciones de plomo
y
cadmio en
los
suelos de los sectores cercanos al
parque industrial, en la
ciudadela Abdón Calderón y ciudadela Uncovía.
· Analizar y comparar las concentraciones de plomo y cadmio obtenidas de las muestras
de suelos de las zonas investigadas, con parámetros y
normativas nacionales e
internacionales.
· Evaluar el
riesgo de toxicidad al
que
se
encuentran
expuestas las poblaciones que habitan
las zonas investigadas.
Problema o Necesidad
Los suelos contaminados pueden causar
efectos diversos en el ecosistema al que pertenecen, afectando principalmente a los seres vivos expuestos al mismo, como los vegetales y
animales; el riesgo toxicológico es evidente en estos suelos contaminados con respecto a la salud
humana, produciendo además
pérdidas de recursos naturales y económicos.
Lo manifestado anteriormente configura una problemática real de ámbito nacional, pero
al
mismo tiempo implica un reto de solución a través de una propuesta de investigación para el caso Ecuador que permita disminuir el riesgo toxicológico del plomo y cadmio. Entonces cabe la pregunta de investigación: ¿Cómo lograr disminuir riesgo toxicológico del plomo y cadmio en suelos de sectores aledaños al parque industrial de la ciudad de Cuenca?
Metodología.
Fase 1: Evaluación prelimina
En esta etapa
se realiza una revisión detallada acerca
de los riesgos toxicológicos, se identifica el peligro y se evalúa la exposición. Así
mismo, se definen las características esperadas y las
restricciones particulares al caso, todo en función de los protocolos de métodos de análisis para suelos y lodos (NTE INEN-ISO 10381-4), EPA, ASTDR y de normativas nacionales como el
Ministerio de Ambiente
del Ecuador.
Fase 2: Instrumentos de
medida
Una
vez
definidas las especificaciones técnicas, se procede a recolectar la información de campo con respecto al tiempo de permanencia y enfermedades relacionadas durante ese tiempo
en la zona, edad y sexo
de la población, empleando
encuestas.
Por otro lado, se analizaron
cinco muestras de suelo por triplicado para
determinar la
concentración de plomo y
cadmio en el laboratorio del CESEMIN, mediante el método de espectrofotometría de
Absorción
Atómica con digestión
ácida.
Resultados.
Características
de la zona de estudio
El muestreo se realizó en forma estratificada y definida, se tomaron cinco muestras en cada una de las zonas de estudio a diferentes distancias; para definir los puntos de muestreo de
suelo se consideró que sean representativos y abarquen a cada sector,
también se tomó como referencia los parques de recreación lo que implica mayor amenaza de contacto de
suelos contaminados con la población expuesta, siendo los más vulnerables los niños y ancianos; se consideró además a
sectores donde
existe actividad agrícola
por la influencia de contaminación indirecta a través de la cadena alimenticia. Las muestras de
suelo se recolectaron a
una profundidad de hasta 15cm; cada muestra estaba compuesta por 16 submuestras. Se realizó la preservación física de las
mismas al ponerlas con hielo inmediatamente
luego de su envasado, la
cantidad recolectada para cada muestra fue aproximadamente de 1 kilogramo, inmediatamente fueron
trasladadas al laboratorio
del CESEMIN de
la Universidad de Cuenca, para
su correspondiente análisis. En las tablas I, Figura 1 y Tabla II, Figura 2, se especifica la ubicación y la
distancia de cada uno de los puntos de muestreo de las zonas investigadas con respecto al parque industrial
de la ciudad de Cuenca.
Tabla I. Muestreo en la ciudadela Abdón Calderón.
Figura 1.
Ubicación de la
zona de muestreo: ciudadela
Abdón Calderón
Fuente:
Los autores
Tabla II. Muestreo en la ciudadela Uncovía.
Fuente:
Los autores
Figura 2. Ubicación de la
zona de muestreo: ciudadela
Uncovía
Fuente:
Los autores
Mediciones
En la tabla III, se exponen los resultados del análisis por triplicado de cada una de las muestras y en la Tabla IV se exponen los promedios
de las concentraciones de las zonas investigadas:
Tabla
III. Concentraciones
de plomo y cadmio
en suelos de ciudadela
Abdón Calderón y
ciudadela Uncovía.
Fuente:
Los autores
Tabla
IV.
Promedios
de concentraciones de plomo y cadmio en suelos de
ciudadela Abdón
Calderón y ciudadela
Uncovía
Fuente:
Los autores
En
la Figura
3 y 4 se representa gráficamente la relación entre las variables concentración
de los tóxicos frente
a las distancias
de recolección
de las muestras.
Figura 3. Concentraciones de plomo y cadmio
con respecto a las distancias.
Ciudadela Uncovía
Fuente: Los
autores
Figura 4. Concentraciones
de plomo y cadmio
con respecto a las distancias.
Ciudadela
Calderón
Fuente: Los autores
Figura 5. Comparaciones de
valores promedio [mg/kg]
de plomo en zonas
de estudio con valores referenciales
de normativas
nacionales
e internacionales.
Fuente:
Los autores
Figura 6. Comparaciones de
valores promedio [mg/kg] de cadmio en zonas de estudio con valores
referenciales
de normativas nacionales e internacionales
Fuente:
Los autores
Conclusiones.
Los
valores promedio de plomo y cadmio obtenidos fueron: 78,224mg/kg Pb en suelo y
0,756 mg/kg Cd en suelo para la ciudadela Uncovia; 37,556 mg/kg Pb en suelo y
0,5186 mg/kg Cd en suelo para la ciudadela Calderón; se compararon con la Norma de Calidad Ambiental del Ecuador (TULAS) para suelos de calidad 25 mg/kg Pb en suelo y
0,5 mg/kg Cd, observándose
diferencias significativas; al comparar con normativas
internacionales como la agencia
de protección ambiental de Estados
Unidos (EPA) la
concentración permisible para
Pb es de 400 mg/kg suelo y
el
consejo Canadiense de ministros del medio ambiente (CCME) la concentración
permisible para cadmio es de 1.4 mg/kg de suelo, no se observaron diferencias significativas, los resultados obtenidos evidencian un problema de contaminación ambiental en estas zonas que
resultan vulnerables por la cercanía al sector
industrial.
Referencias.
A, R. (20
de Diciembre de 2010). Los metales pesados. MoleQla: Revista de Química de la
Universidad Pablo de
Olavide., 63. Obtenido de
https://www.upo.es/moleqla/export/sites/moleqla/documentos/Numero_Cero.pdf
ATSDR. (1999).
Toxicological Profile for Cadmium.
ATSDR. (2007).
Public
health statement for Plomo.
Carroll,
C., & Essick, P. (2008). Basura
Tecnológica. . National Geografhic.
ETAPA. (2002). Determinación
para el uso y ocupación del suelo urbano. Recuperado el 12 de
05 de 2017, de http://www.etapa.net.ec/AGUA/AMRA/ETAPA- EP/.../Ordenanza_word1.doc
Foulkes, C. (1986). La absorción del cadmio. Manual de Farmacología Experimental. Berlin: Springer Verlag.
Gonzales, J., Alfaro, G., Ariagada, M. P., Castillo, C., Muñoz, V., & Espina,
J. P. (2006).
Exposición ocupacional del plomo y cadmio en personal de salud. Salud Pública, 10(3),
139-145.
Kabata Pendias, A., &
Pendias, H. (2001). Trace elements
in soils. London: Boca Ratón.
Needleman, H., McFArland, C., Ness, R., Fienberg, S., & Tobi, M. (2002). Bone lead levels in
adjudicated delinquents. A case control study.Neurotoxicol Teratol.
CrossRefMedlineWeb of Science, 711-717.
Olivares, S., Lima, L., De la Rosa, D., Enríquez, I., Saborit, I., García, D., &
Rodriguez, M. (2009). NIveles de cadmio, plomo, cobre y zinc en vegetales cultivados en la cercanía del aterradero
de
calle 100. CITMA.
Habana.
RAMOS-GOMEZ, & Magdalena. (2012). Movilidad de metales en jales procedentes del distrito
minero
de Guanajuato, México. SciELO, 28(1), 49-59. Obtenido de
http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0188-
49992012000100005&lng=es&nrm=iso
Repetto,
J. (2009). Toxicología
Fundamental. España:
Díaz de Santos.
Tchernitchin, A., Olivares, F., Aranda, C., Bustamante, R., Gaete, L., Ferrada, k., . . . Novasak,
S.
(2008). Efectos de exposición aguda
a cadmio en la
acción de
estrógenos en útero de rata
impúber. Pediatría, 79(4), 373-380. Obtenido de
https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_isoref&pid=S0370-
41062008000400004&lng=es&tlng=es
Zalidis,
G.
(2002). Restoration
of
Mediterranean Wetlands.
.
Hellenic
Ministry
of
the Envirenment, Physical Planning and Public Works.