ESTUDIO DE METALES PESADOS EN SEDIMENTOS DEL ARROYO LA CALETA, CIUDAD DEL CARMEN, CAMPECHE.

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1 ESTUDIO DE METALES PESADOS EN SEDIMENTOS DEL ARROYO LA CALETA, CIUDAD DEL CARMEN, CAMPECHE. Miguel A. RAMÍREZ-ELÍAS *, Mirna Y. SABIDO-PÉREZ, Claudia A. AGUILAR- UCÁN, Rosa M. CERÓN-BRETÓN, Cesar A. DE LA CRUZ-GONZÁLEZ, Eduin G. ARGÁEZ-AGUILAR 2 UNACAR, Universidad Autónoma del Carmen, Facultad de Química, Calle S/N por Av. Universidad, Campus Principal. C. P. 248, Ciudad del Carmen, Camp., México. mramirez@pampano.unacar.mx 2 Secretaría de Marina. Estación de Investigación Oceanográfica,Carmen V Zona Naval. Palabras clave: contaminación, metales pesados, sedimentos, materia orgánica, granulometría. RESUMEN Se realizó un estudio en Agosto del 25 durante la época de lluvias en sedimentos del arroyo la Caleta de Cd del Carmen, Campeche para determinar los niveles de concentración de metales pesados tales como: Fe, Cu, Pb, Cd y Zn. Para determinar dichos metales se utilizó el método 5B de la EPA, el cual hace referencia a la digestión ácida de sedimentos, lodos y suelos por Espectrofometría de Absorción Atómica (EAA). Los niveles más altos fueron los siguientes: Fe (44.49 ppm) Pb (.669 ppm), Zn (.75ppm), Cd(.47ppm) y Cu (.66ppm) respectivamente; lo cual, corresponde a una fuente antropogénica importante que es vertida en el arroyo la Caleta. Por lo que la concentración de metales pesados en sedimentos son significativamente altos en comparación con lo reportado por González (24). Para la determinación de materia orgánica se utilizó la NMX-AA de la cual se obtuvieron porcentajes bajos (.27% a 5.95%). La determinación de granulometría se realizó con la técnica del hidrómetro de escala Bouyocos, en la que predominó el mayor porcentaje de arenas respecto de los limos y arcillas. INTRODUCCIÓN Los metales pesados constituyen uno de los contaminantes más importantes en el medio ambiente debido a su elevada persistencia y toxicidad, a diferencia de muchos compuestos orgánicos sintéticos usados en la industria, medicina y agricultura. Los metales traza forman parte de los ciclos biogeoquímicos naturales. Algunos de estos metales pesados son móviles lo que facilita su transporte y disposición en fuentes lejanas a donde se generan, cuando el carácter biogeoquímico del ambiente depositacional cambia, algunos aspectos fisicoquímicos de los sedimentos como el tamaño de grano y la presencia de materia orgánica predisponen la presencia de estos elementos y facilitan su precipitación y acumulación, estos cambios fisicoquímicos se pueden ver favorecidos por causas naturales o antropogénicas. Los principales procesos naturales que movilizan metales traza son: intemperismo de las rocas, desgasificación, vulcanismo terrestre y submarino y procesos relacionados con los sedimentos marinos.

2 Entre las principales causas de movilización antropogénica están los procesos industriales y minero-metalúrgicos, producción de cemento, consumo de combustibles fósiles, fertilización de suelos, extracción de petróleo, etc. Las contribuciones antropogénicas de metales traza a los estuarios y sedimentos costeros y marinos son introducidas a través de las aguas de escurrimiento, incluyendo los ríos; razón por la cual, los metales pesados se presentan en diferentes formas en el ambiente acuático. Los principales reservorios abióticos de metales son: la columna de agua, los sedimentos suspendidos y depositados y el agua intersticial. Cuando se alteran las condiciones redox se puede provocar un incremento en las concentraciones de metales y así, por procesos de difusión, compactación y bioturbación, afectar la concentración de los mismos en aguas adyacentes. En el ambiente marino ya sea en el agua o en el sedimento, los metales traza son introducidos a las tramas tróficas ocasionando diversos daños en los diferentes niveles de organización biológica e incluso a través de la cadena trófica pudiesen llegar al hombre. Existen diversos trabajos tendientes a evaluar la presencia y efectos de los metales pesados en la zona costera del golfo de México, Macías-Zamora et al. (999) estudiaron la distribución vertical y horizontal de los metales traza en sedimentos en la Sonda de Campeche y su posible relación con las actividades petroleras la mayoría de los metales mostraron una distribución horizontal con tendencia a incrementarse hacia el suroeste del área de estudio. Lo anterior, indicó que la distribución horizontal de los metales estaba siendo controlada, en gran medida, por la cercanía a la fuente de material terrígeno. También se sugiere que el gradiente en la distribución de metales, puede ser resultado de una circulación ciclónica forzada por los vientos en la bahía de Campeche. Estos resultados apoyan la idea del origen terrígeno de la mayoría de los metales en esta área; se reconoce a la carga asociada al detritus inorgánico acarreada por los ríos, como la principal fuente de entrada de metales, y se contrapone con la idea de entradas antropogénicas por el petróleo local. Por otro lado, Aguilar (22), determinó las concentraciones de Cu, Cd, Cr. Ba, V en ostiones provenientes de la Laguna de Términos, reportando concentraciones superiores de Cu y Cr a los límites establecidos por las Agencias Internacionales de Salud de Australia y Japón, de igual forma se determinó una relación directa entre el índice de condición del ostión y los niveles de Cu. En lo que respecta a estudios realizados en el arroyo de la caleta en la época de los ochenta se realizó el primer intento de planificación urbana el cual trajo consigo un desequilibrio con los fenómenos económicos, sociales, de la salud y ecológicos, que se manifestaron en una serie de irregularidades en el uso del suelo, en la carencia de servicios de drenaje que imposibilita hasta la fecha controlar y prevenir la contaminación generada por las aguas residuales, por residuos sólidos vertidos por los pobladores, por los asentamientos irregulares, por la enorme contaminación que se genera por la utilización de rellenos de 2

3 desechos domésticos e industriales para elevar el nivel del suelo de las áreas donde habita gran parte de la población. Repercutiendo todo lo anterior sobre los aspectos de salud y calidad de vida. Actualmente el arroyo la Caleta" presenta una evidente contaminación por desechos sólidos, descargas de aguas residuales vertidas sin tratamiento, asentamientos irregulares en sus orillas y una marcada reducción de la vegetación de mangle en sus márgenes. El Arroyo la Caleta es un canal natural paralelo a la costa que atraviesa la ciudad. Se origina en la punta oeste de la Isla del Carmen y tiene una longitud de aproximadamente 7.5 kilómetros y una extensión entre ambas orillas muy variable. El aporte principal del agua ingresa por la boca oeste de la laguna de Términos y no presenta una salida. Otros aportes de agua provienen del drenaje terrestre y urbano. El estudio abarcó los 7.5 km de longitud que actualmente tiene el Arroyo la Caleta, extendiéndose hasta su máximo punto hacia el este de la Isla del Carmen, incluyendo las zonas que han sido modificadas por el crecimiento y/o infraestructura urbana, así como su área de influencia más allá de los márgenes del canal, la cual se extiende en las zonas con asentamientos irregulares en desarrollo. Localización: 9 o 46 y 9 o longitud Oeste y 8 o 8 22 y 8 o 4 27 latitud Norte. Fig.. Localización del arroyo La Caleta METODOLOGÍA Se diseño un muestreo por cuadrantes y transectos el cual, generó por lo menos 4 estaciones de muestreo. Las muestras de sedimento se tomaron en superficie y a una profundidad de cm. mediante un muestrador de plástico y madera diseñado para sedimentos y con una draga Van Ven de. m en cada una de las estaciones de muestreo, en frascos de vidrio ámbar preservados a 4 ºC hasta su posterior tratamiento, de igual forma los sedimentos para la

4 determinación de materia orgánica y granulometría fueron colectados en bolsas de plástico negras. El material de vidrio empleado en la determinación de metales pesados se trató con una solución de HNO al % para eliminar cantidades de metales traza adsorbidas a su superficie, el material previamente es lavado con una solución de detergente neutro. A las muestras colectadas de sedimentos se les eliminó el agua, mediante liofilización y fueron tamizadas con una malla No. (o de.5 mm). Posteriormente, dichas trataron de acuerdo a la normatividad de la EPA 5 B-SW846 la cual consiste en una digestión ácida de sedimentos, lodos y suelos con HNO y HCL concentrados y finalmente con el empleo de H 2 O 2 al %. Para la determinación de metales se utilizaron soluciones estándar (Cu, Fe, Pb, Cd y Zn) de calidad reconocida y materiales de referencia certificados por medio de un Espectrofotómetro de Absorción Atómica por Flama de Marca - GBC Avanta, dotado con las respectivas lámparas de cátodo hueco (con longitud de onda y rangos de trabajo establecidos de acuerdo con cada metal). Para la determinación de materia orgánica se utilizó el método sugerido en la (NMX-AA-2-985). La cual consistió en la reducción de la materia orgánica con dicromato de potasio N y titulando con sulfato ferroso.5 N Otro de los análisis que se realizaron en el sedimento del arroyo La Caleta, corresponde a la determinación de granulometría utilizando la técnica del hidrómetro de escala Bouyocos. (Buchanan, et al. 97) RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la figura 2, se muestran los niveles de concentración de Fe detectados en sedimentos del arroyo la Caleta de Cd del Carmen, Campeche. La concentración más alta fue de ppm y la más baja de.69 ppm. En las figuras, 4, 5 y 6 se presentan los niveles de concentración más altos de Pb (.669 ppm), Zn (.75 ppm), Cd (.479 ppm) y Cu (.66 ppm) respectivamente, lo cual, corresponde a la estación de muestreo No. 2 donde existe una fuente antropogénica importante que ésta siendo vertida en el cuerpo de agua del arroyo la Caleta. Por lo anterior, los niveles de metales pesados en los sedimentos son significativamente altos en comparación con lo reportado por González (24), respecto al Fe, Pb y Zn. 4

5 6 Fe (ppm) Fe Pb (ppm) Pb Fig. 2. Niveles de Fe en sedimentos Fig.. Niveles de Pb en sedimentos Cd (ppm) Cd Cd (ppm) Cd Fig. 4. Niveles de Zn en sedimentos Fig. 5. Niveles de Cd en sedimentos 6 5 Cu (ppm) Cu % Materia orgánica Fig. 6. Niveles de Cu en sedimentos Fig. 7. Materia orgánica de sedimentos 5

6 % 8% Granulometria 6% 4% 2% Arcilla (%) Limo (%) Arena (%) % % No. Estación Fig. 8. Granulometría de sedimentos La figura 7, muestra valores de la materia orgánica con porcentajes bajos de materia orgánica (.27% a 5.95%) pudiendo atribuirse a que en la época de lluvias se da un arrastre y lavado de los sedimentos. En la figura 8, se presenta la granulometría, predominando el mayor porcentaje de las arenas respecto de los limos y arcillas en las 4 estaciones de muestreo. Por lo anterior, se concluye que en el arroyo La Caleta de Ciudad del Carmen, Campeche; existe contaminación por la presencia de metales pesados tales como Fe, Pb y Zn principalmente. Y la fuente probable de generación se debe a actividades antropogénicas entorno a dichos márgenes. Además, de que no hay evidencia de que la materia orgánica guarde una relación directa como se esperaba con los niveles de metales pesados durante la época lluvias. AGRADECIMIENTOS Al personal de la Secretaria de Marina de la Estación de Investigación Oceanográfica, Carmen, Campeche. (V Zona Naval). Al personal del Laboratorio de Ingeniería y Protección Ambiental de Facultad de Química de la Universidad Autónoma del Carmen, Campeche REFERENCIAS Aguilar C. A. (22). Variación Espacio temporal de metales pesados en tres ríos de la Laguna de Términos, Campeche, México. Tesis profesional de Maestría. Instituto Tecnológico de Mérida: pag

7 Buchanan J. B. y Kain J. M. (97). Measurement of the physical and chemical environment. In: Holme N.A y A.D. Mc Intyre (Eds):Methods for the study of marine benthos. International Biological Program Handbook No. 6. Blackwell Scientific Publications, Oxford. González C. (24). Determinación de metales en sedimentos del arroyo la caleta Cd del Carmen, Campeche, México. Tesis profesional de Licenciatura. Universidad Autónoma del Carmen. 75 p. NMX-AA-2.(985). Protección al Ambiente - Determinación de Materia Orgánica. Environmental Protection-Soil Contamination Municipal Solid Residues - Organic Matter Determination. Macías J. V., Villaescusa J. A., Muñoz A. y Gold G. (999). Trace metals in sediment cores from the Campeche shelf, Gulf of México. Enviromental Pollution. 4, USEPA(998) Method 5 B, Acid Digestion of Sediments, Sludges, and Soils. USEPA(992). Method 5A Acid digestion of waters for total recoverable or dissolved metals for analysis by FLAA or ICP spectroscopy. USEPA (992).Method A. Method A. Acid digestion of aqueous samples and extracts for total metals for analysis by FLAA or ICP spectroscopy. Vázquez V. K., Sharma Q. A. y Mendoza R. H. (999). Metals in Fish and Shrimp of the Campeche Sound, Gulf of Mexico. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 67, No. 5. pp