Metales pesados en suelos agrícolas del valle medio y bajo del rio Sinú, departamento de Córdoba. josejph@hotmail.com

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1 Metales pesados en suelos agrícolas del valle medio y bajo del rio Sinú, departamento de Córdoba Julio Roqueme 1 * ; José J. Pinedo H. 1 ; José L. Marrugo N. 1 ; Angela Aparicio 1 1 Grupo de Aguas, Química Aplicada y Ambiental, Universidad de Córdoba, Montería. Colombia josejph@hotmail.com Palabras claves: Metales pesados; suelos agrícolas; Río Sinú Introducción La contaminación por metales pesados en suelos se ha convertido en un problema de interés a nivel mundial, principalmente en suelos de uso agrícola [1]. Aunque algunos de ellos, como el Fe, Zn, Mn y Cu, entre otros, son esenciales en concentraciones bajas, otros metales, como el Cd, Cr, Pb, Hg y As, son tóxicos y pueden suponer una gran amenaza para plantas, animales y seres humanos a través de la cadena alimentaria [2]. Alto contenido de estos elementos en los suelos aumenta el riesgo debido a la absorción de estos metales por las plantas [3]. Numerosas investigaciones han evaluado los niveles de contaminación por metales pesados en suelos agrícolas [4]. En Córdoba, se han detectado niveles de contaminación por metales pesados, como el mercurio, en la cuenca del río San Jorge, estando la ciénaga de Ayapel inmersa en ella, que según estudios técnicos y científicos ha recibido parte de esta contaminación, representada en las concentraciones de metales encontrados en aguas, peces y sedimentos de la zona [5]. En el Valle del Sinú, solo se han evaluado las concentraciones de metales pesados en sedimentos superficiales del rio Sinú [6]. Actualmente no se cuenta con información sobre las concentraciones de metales pesados en estos suelos agrícolas, por lo que el objetivo de este trabajo fue evaluar las concentraciones totales metales pesados en suelos agrícolas del Valle medio y bajo del rio Sinú, departamento de Córdoba y de esta forma proporcionar información a las entidades correspondientes para que tomen medidas preventivas y decisiones de mejora a esta problemática que puede traer consecuencias negativas para la salud de los habitantes de la región. Metodología Área de estudio Este trabajo se realizó en el Valle medio y bajo del río Sinú, departamento de Córdoba (figura 1). El Valle del Sinú comprende seis subvalles El Tigre, El Manso, Valencia, Betancí, Mocarí y Tofeme. El Valle de Mocarí comprende la zona media del Valle del Sinú, en donde están ubicadas las ciudades de Montería, Cereté, Ciénaga de Oro, San Carlos y San Pelayo. El de Tofeme forma el conocido Bajo Sinú, en el área de influencia de Lorica, Purísima, Chinú y Momil [7]. Recolección de muestras Las estaciones de muestreo se establecieron cubriendo todo el trayecto desde la parte media hasta la parte baja del Valle del Sinú (Figura 1), teniendo en cuenta para la toma de muestras, los suelos agrícola de las poblaciones más importantes de la zona, así como el impacto antropogénico donde se realiza minería, uso de pesticidas y agroquímicos. Las muestras de suelo se tomaron Página106

2 utilizando una pala de acero inoxidable de los primeros 20 cm del suelo (primer horizonte), utilizando una distancia promedio de 4 km, entre las diferentes estaciones de muestreo. Cada muestra fue conformada por la mezcla de 5 submuestras obtenidas de un área de 10x10 m 2. Las muestran se transportaron al laboratorio en bolsas de polietileno previamente rotuladas, donde fueron secadas en bandejas plásticas a 40 C [8] y almacenadas hasta su posterior análisis. Figura 1. Estaciones de muestreo en el Valle medio y bajo del río Sinú, departamento de Córdoba. Análisis de metales La determinación de metales pesados fue realizada mediante la técnica de absorción atómica con llama (Mn, Cu, Zn, Ni), horno de grafito (Pb, Cd) y Vapor frio (Hg), después de previa digestión ácida de muestra [9,10]. El control de calidad analítica del método se realizo con material de referencia certificado Trace Metals Soil Sediment, CRM El porcentaje de recuperación y coeficiente de variación promedio fue 98.1% y 1.4%. Análisis de ph, MO, Textura, CIC La materia orgánica se determinó como porcentaje de pérdida por ignición de 2.0 g de suelo en un Página107

3 horno a 450ºC (Mufla Terrígeno D8) durante 4 h [11]. El ph se determinó con un electrodo combinado de vidrio, acoplado a un equipo phmetro (WTW, 330i) calibrado con soluciones buffer de ph 4.0, 7.0 y 10.0 a 25 ºC. Textura por el método hidrométrico de Bouyoucos [12]. Capacidad de intercambio catiónico (CIC) con acetato de amonio [13]. Resultados y Discusión Concentración de metales pesados Las concentraciones de metales pesados en suelos se muestran en la tabla 1. El contenido de Mn, Cu, Zn, Ni, Pb, Cd, Hg oscilo entre , , , , , , µg g -1. La concentración de metales pesados, excepto Ni, en suelos del valle bajo y medio Sinú presenta diferencia estadísticamente significativa (p<0.05). Aunque los metales pesados no suelen abundar en estado natural, salvo en zonas muy localizadas (explotaciones mineras), el creciente uso de fertilizantes, plaguicidas y productos residuales en la actividad agrícola es una vía de entrada importante de estos contaminantes en el compartimiento suelo [14]. Además el contenido de metales pesados puede estar asociado a concentraciones naturales del suelo, a procesos de urbanización en las diferentes poblaciones dentro de la zona de estudio, como también a las aguas servidas que se vierten por los distritos urbanos al río Sinú que por efecto en la dinámica de inundaciones pueden depositar los metales en los suelos. Se plantea que posiblemente la principal fuente de metales pesados sea la actividad agrícola que se desarrollan en estos suelos a través de la aplicación de fertilizantes (Fosfatos) y plaguicidas que contienen trazas de metales pesados. Se destaca el uso frecuente de superfosfatos y otros fertilizantes fosforados que contienen altas concentraciones de Cr, Cu, Ni, Pb, Cd y Zn, además de plaguicidas que aportan cantidades de Cu y Zn, como también herbicidas y fungicidas que pueden aportar contenidos de Hg. Cabe resaltar que la concentración de Hg también puede estar asociada a la precipitación húmeda o seca del mercurio atmosférico [15], debido a la proximidad de fuentes especificas tales como la minería de Oro que se realiza en algunas cuencas del departamento, como en la del río San Jorge [16], en los que se desprende mercurio elemental (Hg) utilizado en los procesos de amalgamación que no puede contaminar a gran escala directamente los sitios de explotación, pero que puede viajar por cientos de kilómetros antes de ser depositado causando contaminación en otros sitios aledaños [17]. Tabla 2. Concentraciones de metales pesados (µg g -1 ), ph, MO (%), CIC (meq/100g) y textura en suelos. Cu Zn Ni Pb Cd Hg ph CIC MO Textura Sinú bajo S1 124,6 354,8 12,4 0,039 0,010 0,148 6,15 40,0 2,87 F-a S2 106,8 289,5 8,3 0,055 0,019 0,211 5,77 32,0 2,37 F-arn S3 701,0 867,5 15,2 0,064 0,026 0,135 6,43 20,0 1,35 F-arn S4 97,2 785,3 69,4 0,050 0,021 0,167 5,66 36,4 1,92 F-arn S5 743,4 911,0 433,9 0,067 0,027 0,251 6,35 9,2 1,52 F-a Página108

4 S6 393,6 829,2 58,3 0,062 0,024 0,127 6,03 27,6 1,86 F-arn S7 184,3 765,9 456,9 0,059 0,023 0,410 7,78 30,8 3,21 F-arn S8 1557,0 663,5 642,6 0,054 0,019 0,248 6,07 22,8 1,35 F-arn S9 1530,8 684,4 921,1 0,055 0,021 0,311 8,82 26,8 1,18 F-arn S10 562,4 1029,6 505,9 0,072 0,030 0,267 6,23 20,0 1,18 A-f S11 365,3 871,8 257,3 0,065 0,026 0,184 6,11 17,6 1,01 A-f S12 78,4 536,4 58,6 0,048 0,016 0,151 6,39 17,6 0,84 F-arn S13 327,8 285,3 1757,4 0,035 0,008 0,062 5,56 18,8 1,01 F-arn S ,3 1965,4 698,2 0,098 0,058 0,149 5,96 29,6 0,84 F-arn S ,5 1672,4 580,5 0,084 0,049 0,185 5,73 19,6 1,35 A-f S ,9 1517,6 592,1 0,076 0,045 0,125 6,28 23,6 1,28 F-ar S ,8 1730,3 940,0 0,087 0,051 0,122 6,80 31,2 1,86 F-a S18 603,9 930,6 925,2 0,047 0,027 0,096 6,59 30,0 1,69 A S19 242,0 968,3 938,5 0,048 0,028 0,153 8,29 21,2 0,34 F-ar S20 565,9 1089,0 578,2 0,054 0,032 0,304 7,33 18,8 0,17 F-arn S21 360,1 542,3 681,0 0,027 0,016 0,247 6,23 17,6 0,51 F-arn S22 887,1 1460,4 567,9 0,073 0,043 0,136 6,18 34,0 2,87 F-ar S23 996,8 1507,9 481,8 0,075 0,044 0,101 6,41 24,0 2,70 F-ar S ,7 1871,0 401,2 0,094 0,055 0,129 6,35 31,6 2,20 F-ar S25 971,5 955,6 725,0 0,048 0,028 0,088 5,54 22,8 2,53 F-ar S26 125,6 519,9 216,0 0,026 0,015 0,065 5,57 28,4 1,69 F-arn S ,1 2120,5 621,0 0,060 0,035 0,128 6,97 26,8 1,18 F-arn S ,9 1735,5 760,9 0,087 0,051 0,157 6,22 28,4 2,37 F-ar S ,9 1657,1 961,6 0,083 0,049 0,195 5,96 24,4 1,52 A S ,1 1547,3 187,0 0,077 0,046 0,091 5,69 22,4 1,86 F-a S ,1 1785,0 802,5 0,089 0,053 0,387 6,71 27,6 1,86 A-a S ,7 1379,7 386,2 0,069 0,041 0,134 6,56 32,8 1,52 f S ,1 1258,4 856,2 0,063 0,037 0,207 6,56 34,0 1,35 A-a S ,1 1062,4 1367,8 0,053 0,031 0,239 7,05 23,6 2,70 F-ar S ,8 1381,1 412,1 0,069 0,041 0,298 7,19 22,8 1,52 F-ar S ,2 1773,7 915,4 0,089 0,052 0,112 7,15 30,0 2,70 F-arn S ,1 1934,6 86,0 0,097 0,057 0,211 5,95 40,4 1,69 F-arn S38 797,3 631,8 935,4 0,032 0,019 0,189 5,86 40,0 2,37 A S ,2 1951,7 841,1 0,098 0,057 0,147 7,06 26,0 1,18 F-a S ,1 2233,4 1085,6 0,081 0,048 0,165 6,67 23,2 2,57 A-a S ,0 1111,8 806,3 0,056 0,033 0,166 5,58 29,6 2,20 A-a S ,1 464,6 153,6 0,023 0,014 0,207 6,22 24,0 2,37 A-a S ,5 1775,0 926,0 0,089 0,052 0,164 6,86 31,6 3,55 A-a Sinú medio S ,7 1755,4 620,0 0,088 0,063 0,120 6,69 24,4 3,27 A-a S ,2 1625,5 187,3 0,081 0,048 0,054 6,220 23,6 1,52 A-a S ,2 1908,9 803,9 0,095 0,056 0,096 5,170 27,2 2,37 F-arn S ,8 788,0 934,1 0,039 0,023 0,201 4,580 27,2 2,20 F-ar Página109

5 S ,0 1763,6 1026,8 0,088 0,052 0,372 6,780 26,4 1,69 A S ,1 1656,5 988,0 0,083 0,049 0,228 5,100 24,4 2,37 F-ar S ,7 878,4 623,7 0,044 0,026 0,262 6,160 29,6 2,20 F-ar S51 918,3 1429,7 586,6 0,071 0,042 0,116 6,020 25,6 1,69 A-a S52 975,8 1341,6 589,5 0,067 0,039 0,064 6,490 23,2 1,86 F-a S ,4 1883,4 831,2 0,094 0,055 0,206 6,540 27,2 1,69 A-a S ,2 1431,4 631,7 0,072 0,042 0,114 6,570 22,8 1,86 F-ar S ,1 1731,1 1088,5 0,087 0,051 0,152 6, ,53 A-a S ,4 1964,6 930,9 0,098 0,058 0,076 6,260 24,4 1,35 A-a S ,3 1774,2 852,6 0,089 0,052 0,093 6,360 23,2 1,86 A-a S ,5 2121,3 316,7 0,106 0,062 0,249 5,600 23,2 1,52 A-a S ,5 1958,9 601,0 0,098 0,058 0,187 6,700 18,8 2,53 A-a S ,9 2631,8 850,8 0,132 0,077 0,148 6,630 34,0 2,20 F-ar S ,8 1659,4 879,3 0,083 0,049 0,169 6,640 28,4 1,52 F-ar S ,6 1813,1 702,9 0,091 0,053 0,139 7,360 25,2 1,86 A-a S ,1 1824,7 1030,8 0,091 0,054 0,173 6,210 31,4 1,86 A S ,1 1575,2 770,7 0,079 0,046 0,163 6,590 22,0 1,86 A S ,9 1755,5 1026,1 0,088 0,052 0,088 6,490 31,6 2,37 F-ar S ,5 1627,6 757,1 0,081 0,048 0,184 6,730 24,4 1,52 A-a S67 971,9 1434,5 315,6 0,072 0,042 0,153 6,680 24,0 1,01 F-arn S ,9 1272,5 504,9 0,064 0,037 0,113 6,640 29,2 1,52 A-a S ,3 1497,0 594,0 0,075 0,044 0,056 6,440 27,6 1,86 A S ,2 1557,9 1229,2 0,078 0,046 0,322 7,040 23,6 2,03 A S ,1 1718,3 872,6 0,086 0,051 0,141 4,950 19,2 2,53 F-a S ,8 1891,2 902,1 0,095 0,056 0,083 4,910 32,4 2,20 F-ar S ,5 1835,3 848,5 0,092 0,054 0,068 6,610 25,2 1,01 A-a S ,6 1828,0 1391,2 0,091 0,054 0,216 6,960 36,8 1,52 F S ,8 1572,1 1196,4 0,079 0,046 0,055 6,400 24,0 2,03 A-a S ,7 1680,9 749,1 0,084 0,049 0,149 6,610 22,0 1,86 A S77 967,3 895,9 345,8 0,045 0,026 0,048 6,740 25,2 2,57 A S ,8 768,8 129,9 0,038 0,023 0,074 6,440 27,2 2,37 F-ar S79 489,5 784,6 432,4 0,039 0,023 0,092 6,450 18,0 2,87 A-a S80 647,0 976,4 287,4 0,049 0,029 0,079 6,370 25,2 1,92 F-ar S81 841,6 779,4 300,8 0,039 0,023 0,042 6,430 23,1 1,52 F-ar S82 871,1 1226,2 933,2 0,061 0,036 0,048 6,570 22,2 1,65 A-a S83 994,8 1267,1 604,4 0,073 0,043 0,056 6,640 26,8 2,87 A Materia orgánica: MO; Capacidad de intercambio catiónico: CIC; Textura: F-ar: francoarcilloarenoso, F-a: franco-arcilloso; A-a: Arcilloso arenoso; A: Arcilloso; F-arn: Franco arenoso; A-f: Arenoso franco; F: Franco El porcentaje de MO en los suelos analizados es relativamente bajo con variaciones de 0.17 a 3.55% y promedio de 1.86%, indicando que se puede presentar biodisponibilidad de metales pesados, al presentar baja formación de complejos órgano-metalicos en función del contenido de Página110

6 MO [17]. El 84% de los suelos presentan características ácidas ph<7, lo cual puede favorece la biodisponibilidad de metales pesados. El 16% presenta características básicas ph>7, lo que puede generar adsorción de metales; ya que son removidos de la solución suelo, adsorbidos por los coloides del mismo, disminuyendo su biodisponibilidad [18]. Al conocer que el ph, controla las reacciones de adsorción/desorción, precipitación/solubilización [17], puede ser considerado el factor más influyente, provocando un aumento de la solubilidad y por tanto la biodisponibilidad de los elementos de forma inversamente proporcional al ph del suelo [18]. La textura de los suelos en la zona bajo Sinú tienen contenidos de arena de 32-86%, arcilla 3-49%, limo 4-49%, y en la zona del Sinú medio se encuentra que el porcentaje de arena varia de 32-76%, arcilla 8-48% y limo de 7-30%, predominado en el área de estudio los suelos arcillo arenosos. La CIC de los suelos es moderada ( meq/100g), con un promedio de 26.2 meq/100g. El tipo de sustrato y su textura son determinantes en la fijación de los metales y que además depende del contenido arcilloso del suelo [19, 20]. En base a los resultados entre textura y CIC se puede inferir que los suelos de la zona de estudios tenderán a retener los cationes de los metales pesados ya que la CIC es moderada relacionada con el contenido de arcilla disminuye su biodisponibilidad. Estudios realizados por Combatt [21] reportan resultados similares de ph, MO y composición textural para suelos del valle del Sinú, lo cual indica que las características se mantienen en función del tiempo a pesar de las condiciones medioambientales a que puede ser expuesta la zona de estudio. Conclusiones Los resultados evidencian la necesidad de contar a futuro con líneas base para los metales pesados a través de todo el país. Cada elemento tiene un comportamiento diferente, el que depende de la composición de los materiales parentales del suelo, de la exposición del suelo a procesos de contaminación como, por ejemplo, depositación aérea, riego con aguas contaminadas, uso de enmiendas orgánicas, uso de fertilizantes u otros. Bibliografía [1] Fanrong Z., Shafaqat A, Haitao Z, Younan O, Boyin, Feibo W, Guoping Z. The influence of ph and organic matter content in paddy soil on heavy metal availability and their uptake by rice plants, Environmental Pollution , pp [2] Costa, M. Zalups, R.K., Koropatnick, J. Molecular Biology and Toxicology of Metals. Taylor and Francis, Great Britain, pp [3] Papafilippaki D., Gasparatos C., Haidouti G.,(2007). Total and bioavailable forms of forms of Cu, Zn, Pb and Cr in agricultural soils: a study from the hydrological basin of Keritis Chania Greece. Global NEST Journal. pp [4] Kara E., Pirlak E.U., Özdilek H.G. Evaluation of the heavy metals (Cd, Cu, Ni, Pb and Zn) distribution in sowing regions of potato fields in the province of Niðde, Turkey. Water, Air and Soil Pollution , pp [5] Marrugo J.L., (2007). Modelo predictivo de la contaminación por mercurio a partir del biomonitoreo con especies ícticas en ecosistemas de la región de la Mojana. Universidad del Valle. [6] Feria J, Marrugo J, González H.(2010). Heavy metals in Sinú river. Department of Córdoba, Colombia, South America, Faculta de Ingenieria. Universidad de Antioquia. pp [7] Corporación Autónoma Regional de los Valles del Sinú y del San Jorge (CVS). Universidad de Córdoba. Fases de prospección y formulación del plan de Ordenamiento y Manejo Integral de la Cuenca hidrográfica del río Sinú (Pomca- Rs). Informe Técnico. Montería. Colombia pp Página111

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