Aplicaciones de la Química Analítica al 2015 en México Asociación Mexicana de Química Analítica Ixtapa, Guerrero, Junio de 2015.

Transcripción

1 USO DE Larrea tridentata COMO BIOINDICADOR DE LA CONTAMINACIÓN POR METALES PESADOS Luis Antonio Ruiz García, Iliana Margarita de la Garza Rodríguez, Judith Amador Hernández, Miguel Velázquez-Manzanares,Edith Madaí Colunga Urbina* Universidad Autónoma de Coahuila, Facultad de Ciencias Químicas, Laboratorio de Química Analítica Ambiental, Blvd. Venustiano Carranza y José Cárdenas Valdez S/N Col. República Oriente, Saltillo, Coahuila C.P Tel. 1 (844) , ext luis_antonio_ruiz@hotmail.com, guanajuatita@hotmail.com* INTRODUCCIÓN Larrea tridentata (gobernadora) es un arbusto con la gran capacidad de resistir grandes sequias, es verde en todas las épocas del año y puede llegar a vivir hasta miles de años, su tamaño puede variar desde.5 m hasta 4 m de altura. Su estructura se basa en un arbusto ramificado con ramas gruesas y sin tallo principal. Las hojas son pequeñas de un color verde oscuro, estas están cubiertas de una capa resinosa y tiene peciolos cortos que crecen opuestos en las ramas, sus flores son de color amarillo, crecen al final del invierno o al final de la época de lluvia y sus frutos son pequeños, con una capa vellosa y llegan a tener hasta 5 semillas [1]. La distribución de dicha planta es muy amplia en México, se le encuentra principalmente en los Municipios de Baja California Norte, Baja California Sur, Coahuila, Durango, Estado de México, Jalisco, Nuevo León, Querétaro, San Luis Potosí, Sinaloa, Sonora, Tamaulipas y Zacatecas. Crece principalmente en terrenos planos, a una altitud de 1,4 a 1,8 m y en climas muy áridos [2].Larrea tridentata ha sido utilizado de muchas maneras para el bien humano, entre los usos más comunes que se le ha dado, está el uso como adhesivo para cartón, en la Industria para fabricar pinturas, insecticidas, aceites, lubricantes, barnices, hule, fármacos y en la elaboración de jabones. También es muy utilizada como medicamento en forma de té, para tratamiento de malestares de riñón, vejiga y útero, así como en forma de baño para aliviar la fiebre, las hemorroides, el paludismo, granos, golpes y reumatismo [3]. Larrea Tridentata posee un gran número de compuestos químicos en sus hojas, aparentemente como una estrategia anti-herbívoros entre los cuales destacan por su peso en base al follaje seco los lignanos fenolicos, saponinas, flavonoides, aminoácidos y minerales, el compuesto más importante para los humanos es el ácido nordihidroguaiaretico (NDGA), que es uno de los antioxidantes mejor conocido [4, 5]. Los minerales más abundantes en Larrea tridentata son el Na, K, Ca, Mg, Fe, S y P [6]. Larrea tridentata se puede utilizar como bioindicador de contaminación, esto debido a que es un organismo biológico sensible a las variaciones del ambiente, que cambia su composición química en respuesta a estas variaciones y almacena el agente causal, un ejemplo de estas variaciones son la contaminación por metales pesados.[7] 547

2 Los metales pesados son todo aquel elemento químico que tiene una densidad mayor que el agua y son tóxicos o venenosos en concentraciones incluso muy bajas, los metales pesados son muy peligrosos porque tienden a acumularse en organismos vivos en un periodo muy corto de tiempo, estos metales pueden incorporarse al ambiente debido a los desechos de las minas o las fabricas [8]. En Coahuila se tiene una gran diversidad de industrias y en su mayoría son del área de la mecánica, y esto ha contribuido a la contaminación del ambiente (aire, suelo y agua), la cual provocan un aumento de enfermedades en los hombres [9]. En el pueblo de Real de Catorce, SLP en el Distrito Minero de Wadley se tiene la presencia de la mina Tierras Negras de la cual se extrae: Sb, de Hg y Zn, en este lugar se acumulan los metales pesados de los lixiviados de los desechos de las minas [1]. Dichos metales pueden entrar a la cadena trófica a través de las plantas que son consumidas por los seres vivos [11]. La absorción de metales en las plantas empieza por la raíz, ya que es la parte que está expuesta alsuelo (el cual, puede estar contaminado por los lixiviados de los desechos de las minas) y son transportados hasta las hojas por unos microtubulos llamados xilema [12]. Para determinar la concentración de metales se cuenta con un espectrofotómetro de absorción atómica con flama (EAAF), el cual tiene como fundamento la absorción de radiación de una longitud de onda determinada. La radiación es absorbida selectivamente por átomos que tengan niveles energéticos cuya diferencia de energía entre estos niveles sea correspondiente a la energía de los fotones incidentes. La cantidad de fotones absorbidos, está determinada por la ley de Beer, que relaciona está perdida de poder radiante, con la concentración de la especie absorbente y con el espesor de la celda o recipiente que contiene los átomos absorbedores [13,14]. El objetivo de este proyecto se basa en evaluar la contaminación, utilizando como bioindicador de metales pesados el arbusto Larrea tridentata EXPERIMENTACIÓN Recolección de muestra Se recolectaron tres arbustos de Larrea tridentata, en tres puntos diferentes 1) punto de referencia o blanco, Municipio de Nadadores, Coahuila (No hay presencia de actividad Industrial; 2) Punto de contaminación Industrial, municipio de Frontera Coahuila; 3) Punto de contaminación Minera, Real de Catorce San Luis Potosí. Tratamiento de muestra Estas muestras fueron separadas en tallos, hojas y raíces. Una vez separadas se llevaron a la estufa por 24 horas a 6 C para eliminar la humedad humedad. Las muestras secas se llevaron a un procesador de alimentos para su molienda y fueron tamizadas para obtener partículas de 1 X 1 mm aproximadamente. Se pesaron.2 g delas muestras tamizadas y se colocaron en crisoles previamente tarados, después fueron digeridas con 3 ml de HCl 6M, se procedió a filtrar con papel 548

3 Absorbancia Aplicaciones de la Química Analítica al 215 en México filtro whatman # 41 y se aforó a 5 ml con agua desionizada, para finalmente leer en un EAAF modelo 24FS. Determinación de metales por EAAF Antes de su lectura se realizaron las curvas de calibrado con cinco estándares a partir de un estándar certificado de 1 mg/l de cada uno de los metales analizados, los parámetros instrumentales se presentan en la tabla 1. Tabla 1. Parámetros Instrumentales utilizados para cada uno de los metales analizados. Metal Slit (nm) Longitud de onda λ (nm) Flujo de aire L/min Flujo de acetileno L/min Corriente lámpara (ma) Zn Ni Cu Pb RESULTADOS Y DISCUSIÓN: En la figura 1 se presenta la curva de calibración del Zinc y la ecuación de la recta con la cual se utilizó para calcular la concentración de Zn en las muestras y =.2573x +.3 R² = mg Zn/L Figura 1. Curva de calibración del zinc Con la ecuación de la recta que se presenta en la figura 1 se calculo la concentración de Zn, y de la misma forma se obtuvó la ecuación de cada metal analizado para calcular la concentración de los otros metales. En los gráficos 2, 3 y 4 se presentan los gráficos que representan el comportamiento de los metales presente en hojas, tallos y raíces de las plantas de Larrea tridentata cosechadas en los tres puntos de muestreo. 549

4 mg/1 g de muestra mg/1 g de muestra mg/1 g de muestra Aplicaciones de la Química Analítica al 215 en México Zn Cu Ni Pb Figura 2. Contenido de metales presentes enhojas, tallos y raíces de Larrea tridentata cosechada en Nadadores, Coahuila ) Nadadores Hojas Tallos Raices 2) Frontera Hojas Tallos Raices Zn Cu Ni Pb Figura 3. Contenido de metales presentes en hojas, tallos y raíces de Larrea tridentata cosechada en Frontera, Coahuila ) Real de 14 Hojas Tallos Raices Zn Cu Ni Pb Figura 4. Contenido de metales presentes en hojas, tallos y raíces de Larrea tridentata cosechada en Real de catorce, San Luis Potosí. 55

5 La traslocación de los metales en las tres partes de la planta de Nadadores la podemos observar en la figura 2 donde se puede ver el siguiente comportamiento de los metales Pb>Zn>Ni>Cu. El comportamiento de cada uno de los metales fue: Pb Hojas>Raices>Tallos; Zn Hojas>Tallos>Raices; Ni Raices>Tallos>Hojas; Cu Raices>Tallos>Hojas. Respecto al comportamiento del metal en mayor proporción (Pb) con los otros puntos de muestreo se encontró en Nadadores mg/1g en las hojas, en Frontera ±.72 mg/1g en las hojas y la concntración mas alta fue en Real de catorce con ±.81 mg/1g presente en las raices. Este comportamiento podría deberse a que el suelo en Real de catorce está mas contaminado por la Industria Minera, mientras que en las otras dos es menor ya que se encontró en dicho metale en la parte aérea de la planta lo que sugiere que la contaminación sería atmosférica. El comportamiento de los metales presente en Larrea tridentata cosechada en Frontera es semejante que en Nadadores Pb>Zn>Ni>Cu, mientras que el comportamiento de cada metal vario para Cu, Ni y Pb siendo: Pb Hojas>Tallos>Raices; Ni y Cu Tallos>Hojas>Raices; Cu Tallos>Hojas>Raices. Frontera es un municipio vecino a Monclova en Coahuila donde se tiene la presencia de la Industria Acerera mas importante del Norte de México y la presencia de Pb es la mas baja de los tres puntos de muestreo, este comportamiento podría deberse a que el viento en esa zona este arrastrando los metales hacia el sur-oeste este compotamiento se mantiene a lo largo del año. Larrea tridentata que se colecto en Real de catorce tiene un comportamiento distinto a los anteriores puntos ya que se encontro la mayor concentración de Zn en los tallos ( ± mg/1g) seguido de las raíces ( ± mg/1g). El comportamiento de cada uno de los metales fue: Zn Tallos>Raices>Hojas; Pb Raices>Hojas>Tallos; Ni Raices>Hojas>Tallos; Cu Tallos>Raices>Hojas. CONCLUSIONES Con los resultados que se presentan en las figuras 2, 3 y 4 podemos concluir que la contaminación en el pueblo Real de Catorce, San Luis Potosí en el Distrito Minerode Wadleyse presentó la mayor concentración de Zn seguido de Pb el cual esta en mayor proporcion de los tres puntos de muestreo y Larrea tridentata nos indica la concentración de metales pesados presente en los puntos de muestreo presentes debido a las actividades antropogenicas. Por lo tanto, es un bioindicador de contaminación por metales pesados. 551

6 REFERENCIAS [1] R.H Lira Saldívar. Estado Actual del Conocimiento Sobre las Propiedades Biocidas de la Gobernadora [Larrea Tridentata (D.C) coville] vol. 21 pp (23). [2] Manual que establece los Criterios Técnicos para el Aprovechamiento Sustentable de Recursos Forestales no Maderables de Clima Árido y Semiárido [3] Larrea Tridentata, Larrea tridentata (Moc. & Sesee ex DC.) Coville (1893), Contr. U.S. Natl. Herb. 4: http//: /7-zygob2m.pdf [4] D.S. Seigler, J. Jakaupcak, T.J. Mabry. Wax esters from Larrea divaricata. Phytochemistry Vol. 13 pp (1974). [5] T.J. Mabry, D.R Difeo, M. sakakibara, C.F Bohnstedt, D. siegler. Biology and Chemistry of LarreaVol 6 pp (1997). [6] F. Shreve, I.L. Wiggins vegetation and flora of the sonoran Desert. Vol. 2 p. 75 (1964). [7] Bioindicadores: Qué es un bioindicador? [8] J. Prieto Méndez, C. Gonzales Ramírez, A. Román Gutiérrez, F. Prieto García. Contaminación y fitotoxicidad en plantas por metales pesados provenientes de suelos y agua Vol. 1 pp (29). [9] gestión integral de calidad de aire y RETC [1] Distribución y fitodisponibilidad de metales pesados (Sb, Hg, As) en los jales de la mina de antimonio de Wadley, estado de san luis potosí. df. [11] A. kabatapendias. Trace elements in soils and plants pp (2). [12] C.M Mejía Domínguez. Metales Pesados en Suelos Y Plantas: Contaminación y Fitotoxicidad. Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión. [13] Espectrometria de absorción atómica DOS/211/REF%222_211%2TECNICO%2LABORATORIO%2LUBRICANTES/M ATERIAL%2DE%2ESTUDIO/ESPECTROMETRIA.PDF [14] Holler F. James, principios de análisis instrumental. Quinta edición. McGraw-Hill pp (1998) 552