UTILIZACIÓN DE HOJAS DE LIGUSTRUM LUCIDUM COMO BIOACUMULADOR DE LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL

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1 UTILIZACIÓN DE HOJAS DE LIGUSTRUM LUCIDUM COMO BIOACUMULADOR DE LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL Cano Salazar Lucía, Colunga Urbina Edith, De la Garza Rodríguez Iliana. Departamento de Química Analítica Ambiental, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Coahuila. 1. INTRODUCCIÓN Las actividades económicas son parte esencial de la existencia de las sociedades, ellas permiten la producción de riquezas, el trabajo de los individuos y generan los bienes y servicios que garantizan su bienestar social [1]. Las actividades económicas son cada día más complejas y requieren del uso y tecnologías más avanzadas, con el objeto de mantener la productividad competitiva en un mercado cada vez más exigente. En la actualidad, muchas actividades económicas son fuente permanente de contaminación. La contaminación del medio ambiente constituye uno de los problemas más críticos en el mundo y es por ello que ha surgido la necesidad de la toma de conciencia en la búsqueda de alternativas para su solución y así poder conservar el equilibrio ecológico [2]. Los tipos de contaminación más comunes son los que se presentan en suelo, agua y aire [3]. Estos tres tipos de contaminación perjudican a las plantas pues, ellas necesitan principalmente agua para crecer, aire y un suelo donde vivir. Algunos contaminantes que las plantas suelen absorber son: Plomo, Cobre, Cadmio, Hierro y Níquel [4]. Dentro de la información de la calidad del aire que nos proporciona SEMARNAC en la ciudad Saltillo, no se incluye las determinaciones de plomo ni hierro únicamente se cuenta con el monitoreo de partículas suspendidas totales (PST), partículas menores a 10 micrómetros de diámetro (PM 10), O 3, CO 2, CO, SO 2, NO [6] 2. El uso de plantas es un novedoso sistema de detección, cuantificación y remediación de contaminación, ya que utilizando plantas sensibles a los contaminantes se puede observar visiblemente como sus hojas van perdiendo su coloración e incluso pueden llegar a morir (bioindicadores). Y en otros casos como el del Ligustrum lucidum que es una planta sumamente resistente a la contaminación [7], se pueden utilizar sus hojas para la determinación de contaminantes que absorben, convirtiéndose en un bioacumulador. El uso de plantas en el campo como bioindicadores y bioacumuladores es particularmente útil ya que se basa en técnicas simples y relativamente económicas. Esto es de gran utilidad debido a que mejora el conocimiento de la calidad del aire y los efectos de la contaminación, contribuyendo a aumentar el respeto del ciudadano por el medio ambiente [8]. El objetivo de la investigación es comparar los niveles de hierro y plomo que permanecen en las hojas de Ligustrum lucidum (trueno), en los diferentes puntos de la ciudad de Saltillo con mayor actividad antropogénica. Se eligió este árbol por su abundancia como planta de ornamento en las zonas de muestreo y como un bioacumulador. 2. PARTE EXPERIMENTAL 2.1. Materiales Balanza analítica Mufla Lindberg blue 178

2 Espectrofotómetro de Absorción atómica Varian AA-240 FS Espectrofotómetro UV/Vis Varian 50 Bio 2.2. Reactivos Ácido sulfúrico 1M Solución reguladora ácido acético/acetato, ph = 4.75 Solución de cloruro de hidroxilamina al 20 % Solución de 1,10 fenantrolina al 0.05% Solución estándar de Hierro II. Solución estándar de Hierro III Solución estándar de plomo Solución de Tiocianato de Potasio al 2% Tratamiento de Muestras Lugares de muestreo El presente trabajo se llevó a cabo en el Estado de Coahuila de Zaragoza localizado al Norte de México. Las muestras fueron tomadas, de distintos puntos de la ciudad de Saltillo (Capital del Estado situada al Sureste del mismo), donde las actividades antropogénicas son más representativas. Los ocho puntos de muestreo (Ver figura 1 y 2): A: Boulevard Venustiano Carranza en la Zona Universitaria (norte de la ciudad) En este punto se encuentra la parada del transporte urbano frente a la Facultad de Ciencias Químicas, donde hay una gran afluencia de tráfico vehicular. B: Boulevard Venustiano Carranza en la Zona Universitaria (norte de la ciudad) En este punto se encuentra la parada del transporte urbano frente a la Rectoría de la Universidad Autónoma de Coahuila (U.A. de C.), donde hay una gran afluencia de tráfico vehicular. C: Boulevard Venustiano Carranza en la Zona Universitaria (norte de la ciudad) En este punto se encuentra la parada del transporte urbano frente al Instituto Tecnológico de Saltillo, donde hay una gran afluencia de tráfico vehicular. D: Boulevard Venustiano Carranza en la Zona Universitaria (norte de la ciudad) En este punto se encuentra la parada del transporte urbano en la esquina de Blvd. Venustiano Carranza y José Cárdenas Valdés, donde hay una gran afluencia de tráfico vehicular. Figura 1.- Ubicación de puntos de muestreo en la Zona Universitaria 179

3 E: Boulevard Isidro López Zertuche frente a CIFUNSA (noroeste de la ciudad) Esta fábrica de la división metal mecánica que pertenece al Grupo Industrial Saltillo. F: Boulevard Isidro López Zertuche frente a terreno de ZINCAMEX (noroeste de la ciudad) En esta zona se encuentra las que fueran las instalaciones ZINCAMEX que era una empresa dedicada a la fundición de hierro y acero. G: Ladrilleras (Sur de la ciudad de Saltillo) En esta zona se encuentra las Las ladrilleras H: Boulevard Valdez Sánchez Ley (noreste de la ciudad de Saltillo) Zona residencial, donde se encuentra ubicado un Centro comercial, así como una gasolinera y tiene una gran afluencia de tráfico vehicular. F E Zona Universitaria H G Figura 2.- Ubicación de puntos de muestreo en la Ciudad de Saltillo Preparación de muestras Secar muestra a 60 C durante 24 horas, moler en mortero de ágata, pesar 1g de cada muestra en crisoles previamente tarados. Llevar a cenizas a 500 C por un periodo de 12 horas, enfriar, agregar 1 ml de HNO 3 16M, filtrar y aforar a 100 ml con agua desionizada. 180

4 2.4. Metodología Determinación cualitativa de Hierro (II) y (III) Para la determinación de hierro (II) y (III) en hojas de Ligustrum lucidum tomar alícuotas de las muestras tratadas como en el apartado anterior. Realizar las pruebas cualitativas para hierro (II) con una solución acuosa de o- fenantrolina al 20% la formación de un complejo coloreado rojo nos indica la presencia de hierro (II) en las muestras. Utilizar tiocianato de amonio saturado para realizar las pruebas cualitativas de hierro (III). Al igual que en la prueba cualitativa para hierro (II), la aparición de una coloración roja indica la presencia del ión. Ambas pruebas se realizaron en placas de porcelana colocando dos o tres gotas de la muestra en las cavidades, colocar una gota del reactivo correspondiente para cada ensayo; mezclar las muestras y el reactivo, observar la aparición de la coloración. En todas las muestras se notó la presencia de ambos iones en menor o mayor concentración por lo que se decidió seguir adelante con los ensayos y determinar de manera cuantitativa los iones hierro (II) y (III) Determinación cuantitativa de Hierro (II) Para determinar cuantitativamente hierro (II), realizar una curva de calibración. De una solución madre de hierro (II) de 1000 ppm, se preparan varias muestras independientes en las cuales se añade una gota de ácido sulfúrico 1M, se varían la concentración del hierro (II) entre 0.5 y 5 ppm, enseguida agregar 3mL de agua desionizada, 0.5mL de solución reguladora CH 3 COOH 0.1M/ CH 3 COONH 4 0.1M (ph=4.75), 0.2mL de hidroxilamina al 20% y 0.1mL de o-fenantrolina. Agitar y aforar a 10 ml con agua desionizada. Medir sus absorbancias a la longitud de onda de 510 nm. Para realizar la medición de hierro (II) en las muestras, se utilizan 3 ml Determinación cuantitativa de Hierro (III) Para la preparación de la curva de calibración. Se parte de una solución madre de hierro (III) de 1000 ppm se preparan varias muestras independientes en las cuales se fue variando la concentración del catión entre 1 y 5 ppm, se añade 10 ml de agua desionizada, agitar, agregar 1 ml de HCl, una gota de KSCN y aforar a 25 ml y medir sus absorbancias a la longitud de onda de 510 nm. Para determinar la cantidad de hierro (III) en las muestras, se utilizan 10 ml Determinación de Plomo. El plomo se determinó por Espectrofotometría de Absorción atómica, utilizando un flujo aire/acetileno 16.56/2.61 L/min., λ = 217 nm., corriente de la lámpara 10 ma y un slit de 1 nm RESULTADOS Y DISCUSIÓN Con los valores de absorbancia obtenidos y a partir de la ecuación de la curva de calibrado, se calcula el contenido de hierro y plomo de las muestras. Los resultados que se presentan en la tabla 1 y 2 corresponden a la cuantificación de hierro y plomo respectivamente. En estas tablas, se puede observar la mayor concentración de hierro y plomo en las zonas industriales, así como menor concentración en la zona universitaria 181

5 Tabla 1 Resultado de la cuantificación de Fe (II) y Fe(III) por UV/Vis Nomenclatura Fe(II) mg/g muestra ** Fe(III) mg/g muestra ** A ± ± B ± ±.0067 C ± ± D ± ± E ± ± F ± ± G ± ± H ± ± * promedio ± t*5/(n) 1/2 n= 12; ** promedio ± t*5/(n) 1/2 n= 20 Tabla 2 Resultado de la cuantificación de Pb por EAAF Nomenclatura Pb mg/kg de muestra A ± B ± C ± D < L.D. E ± F ± G ± H ± L.D. = mg/l 2.6. CONCLUSIONES: Las cantidades de metales en las hojas de Ligustrum lucidum variaron considerablemente según la zona de la ciudad donde se encontraban localizadas, debido a la cercanía con diversas fuentes de contaminación. En los últimos tres puntos de muestreo, es donde se observa mayor contaminación por plomo (ver tabla 2). En el punto F cerca de los desechos de ZINCAMEX (empresa que se dedicaba a la fundición de hierro y acero) y en el punto G que es el lugar donde se encuentran actualmente la zona de las Las ladrilleras (las cuales utilizan llantas de desecho como combustible para los hornos, incrementando las emisiones de dioxinas, mercurio, hidrocarburos poliaromáticos (HPA) y metales pesados como plomo, zinc, hierro, níquel y vanadio), se esperaba encontrar las concentraciones más altas. En cuanto al punto H, donde se encuentra ubicado el centro comercial LEY nos desconcertó ya que los árboles de donde se tomaron las muestras, son relativamente jóvenes, una posible causa del contenido de plomo en las hojas, sería que en esta zona presenta una gran afluencia vehicular con trafico pesado y cerca del lugar se encuentra una gasolinera, la cual pueda presentar algunas fugas ó que en el lugar de procedencia de los árboles exista alguna fuente de contaminación por plomo. En cuanto a la zona Universitaria las muestras tomadas en el punto B son las que presentan mayor concentración de plomo, lo cual es probablemente debido a las fugas registradas en 1995 y 1996 de la gasolinera ubicada frente al punto B, las cuales llegaron hasta los pozos de agua de la Universidad Autónoma de Coahuila y probablemente a los pozos del Instituto Tecnológico de Saltillo, los cuales son utilizan 182

6 para el riego de los jardines. Aunado a las fugas en los puntos A y C se ubican las paradas de las unidades del transporte urbano, las cuales, en su gran mayoría no cumplen con los programas de verificación vehicular establecidas por el gobierno estatal. En cuanto a la contaminación de hierro, los puntos E, F, G y H son los de mayor concentración de hierro, en el punto F los valores son aún más alta, a pesar de que la empresa cerró a finales de los años 80 s, ya que dejó sus montañas de desechos al aire libre, los cuales colindan con la colonia Brisas, la cual está expuesta constantemente a la contaminación de: plomo, hierro, zinc, cadmio, entre otros. En el puntos E se localiza a un lado de CIFUNSA, la cual es una de las fundiciones independientes mas grandes del mundo, para la fabricación de monoblocks y cabezas de hierro gris, se encuentra instalada en este lugar desde 1932, el cual continua siendo un foco de contaminación por metales. En cuanto al punto G, las cantidades de hierro se deben a las causas expuestas anteriormente. El hierro (II) fue encontrado a concentraciones más elevadas, lo cual es lógico, ya que las plantas lo absorben de forma activa, como hierro (II), después de ser reducido el hierro (III), por una reductasa férrica en el exterior de la raíz. La toxicidad de hierro es causada fundamentalmente por la elevada absorción de hierro, desde la solución del suelo, donde este metal se encuentra en altas concentraciones. Una cantidad alta de hierro en las plantas puede incrementar la formación de radicales de oxígeno, los cuales son fitotóxicos y además responsables de la degradación de las proteínas y la peroxidación de los lípidos de la membrana celular. Se comprobó que el uso de Ligustrum lucidum como bioacumulador es una herramienta útil para el monitoreo de la contaminación ambiental. La NOM SSA establece como valor máximo permisible de plomo 1.5 µg/m 3 por lo que realizaremos próximamente la determinación de plomo en aire que permita comparar cuánto de dicho contaminante permanece en las hojas del Ligustrum lucidum. REFERENCIAS [1] Andrade D., Strong J.C., Martin N.J., Talanta (1990): 37,(7), [2] Jain RK, Urban LV, Stacey GS & Balbach HE Environmental Assessment. US: McGraw-Hill; (1993). [3] Oak Ridge Nat.Lab. Ecological risk assessment. US: CRC Press; (1995) [4] Andral B ; Control de los niveles de contaminación química con bioacumuladores : programa RINBIO. Séminaire de restitution final du Programme INTERREG II C «Vigilancia y control de la contamination marina litoral en el Mediterráneo». Barcelone novembre 2001 [5] C. Cámara, P. Fernández, A. Martín-Esteban, C. Pérez-Conde y M. Vidar. TOMA Y TRATAMIENTO DE MUESTRAS. Editorial Síntesis. Madrid. (2002) [6] [7] Por qué son importantes los árboles para la ciudad de Guadalajara? [8] Ligustrum lucidum Ait. f. Leaves as a Bioindicator of the Air-Quality in a Mediterranean City. Oliva S.R.; Valdés B. Environmental Monitoring and Assessment, Volume 96, Numbers 1-3, August 2004, pp (12). 183