Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo Juan Manuel Madariaga
IBeA: Ikerketa eta Berrikuntza Analitikoa http://www.kimika-analitikoa.ehu.es/s0171 giibecon/eu/contenidos/informacion/gi0031_responsables /eu_00031_re/00031_responsables.html Liderado por Juan Manuel Madariaga 14 profesores de Universidad 5 investigadores contratados doctor 17 alumnos de doctorado con becas oficiales Departamento de Química Analítica; Facultad de Ciencia y Tecnología (Campus de Leioa)
SOMOS QUÍMICOS ANALÍTICOS Desarrollo y optimización de métodos de análisis: Metales pesados (Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Sn, Zn) y metaloides (As, Hg) PAHs, PCBs, pesticidas, Aplicación en el medio ambiente (procesos, transporte,...)
Control de la contaminación química Sistemas acuáticos, suelos y atmósfera SEDIMENTOS, SUELOS, AGUAS, PECES, MOLUSCOS, MUSGO, LI QUEN, HOJAS, Recursos Naturales y Salud
Innovación en la alta cocina Aceites aromatizados Generación, transporte, atrape y desorción de aromas Extracción de Compuestos Bioactivos para valorizar residuos Transferencia de Contaminantes Productos de la huerta
Metales: Pb, Cd, Hg, Sn PAHs (PolyAromatic Hydrocarbons): Benzo(a)pireno PCBs (PolyChlorinated Biphenyls): PCB 77, PCB 126, Carne de pescado, moluscos, cereales, legumbres, hortalizas, frutas,
Calidad de la materia prima Sn Fe 55.8 Mg 24.3 Cd 112.4 Co 58.9 118.7 Cu 63.5 Al 27.0 Mn 54.9 Pb 207.2 As 74.9 Productos de la huerta (Donostia): Tomates, pimientos, acelgas, alcachofas, frambuesa, Tierra de cultivo Ni 58.7 Zn 65.4
DONOSTIA Frambuesa, pimiento, acelga, tomate, alcachofa Tierras de cultivo y referencias Conc. (mg/kg) Al As Cd Co Cr Cu Fe Mn Ni Pb Sn V Zn Huerta no Contaminada 19903 2.9 <DL <DL <DL 89.9 8939 244 12.9 21.6 2.8 17.8 193 VIE-A huerta - 23 0.8 8 30 12 - - 15 25 - - 70 VIE-B huerta - 30 5.0 20 200 80 - - 110 120 - - 500 Huerta Contaminada 28130 20.4 0.4 27.8 42.0 115 22510 1144 35.0 526 8.1 44.1 1128 Frambuesa 24 0.106 0.012 0.055 0.51 3.5 42 13.6 0.47 0.29 0.054 0.29 24 Pimiento 1.70 0.125 0.086 0.085 0.95 14.5 66 20 0.34 0.13 0.0093 0.45 31 Acelga 178 0.36 0.158 0.192 3.0 13.1 199 128 1.02 3.4 0.45 0.62 46 Tomate 1.82 0.23 0.069 0.048 0.89 13.2 58 17.4 0.193 0.35 0.034 0.27 28 Alcachofa 172 0.45 0.44 0.177 1.71 8.7 197 125 0.97 2.7 0.28 0.65 43
Donostia 4,0 Pb 0,5 Cd c (mg/kg) 3,0 2,0 c (mg/kg) 0,4 0,3 0,2 1,0 0,1 0,0 0 Tomate Tomato Frambuesa Raspberry Pimiento Pepper Acelga Chard Alcachofa Artichoke Tomato Tomate Frambuesa Raspberry Pepper Pimiento Acelga Chard Artichoke Alcachofa CE 1 881 /2006: c Pb < 2 mg/kg en hortalizas (no de hojas) c Pb < 6 mg/kg en hortalizas de hojas c Cd < 1 mg/kg en hortalizas (no de hojas) c Cd < 4 mg/kg en hortalizas de hojas
Indice de Bioacumulación = 100 * C planta /C huerta Ind. Bioacum. Al As Cd Co Cr Cu Fe Mn Ni Pb Sn V Zn Frambuesa 0.085 0.52 3.0 0.20 1.21 3.0 0.19 1.19 1.34 0.06 0.67 0.66 2.12 Pimiento 0.006 0.61 21.5 0.30 2.26 12.6 0.29 1.75 0.97 0.03 0.11 1.02 2.75 Acelga 0.633 1.76 39.5 0.69 7.14 11.4 0.88 11.2 2.91 0.65 5.56 1.40 4.08 Tomate 0.006 1.13 17.2 0.17 2.12 11.5 0.26 1.52 0.55 0.07 0.42 0.61 2.48 Alcachofa 0.611 2.21 110.0 0.64 4.07 7.6 0.88 10.9 2.77 0.51 3.46 1.47 3.81
Dieta/persona en la CAPV Fruta Esne/Esnekia Verduras y hortalizas: 218 g/día y persona Barazki/ortuariak Zerealak Haragiak Arrainak Patatak Arraultzak Besteak Alkoholdun edariak Alkoholik gabeko edariak El tomate es la verdura y hortaliza que más se consume (%27) Cada persona de la CAPV consume 60 g de tomate/día
CONTAMINACIÓN METÁLICA EN LOS TOMATES Deposición húmeda Pesticidas Deposición seca: - Tráfico - Minería - Industria - Actividad ciudades AIRE Fertilizantes químicos y naturales TIERRA Riego
ACUMULACIÓN METÁLICA EN LA PLANTA DEL TOMATE Índice de movilidad muy pequeño En caso de transporte, hac ia hojas (transpiración) Gran resistencia ante metales pesados, acu mula pocos metales en el fruto FRUTO DEL TOMATE TRONCO HOJAS RAÍCES(Almacén de metales) Absorción de componentes metálicos por las hojas, tronco y fruto debido a la deposición Absorción de componentes metálicos por las raíces
METALES EN LOS TOMATES Y LEGISLACIÓN VIE-B en tierra establecido por el G.V.(mg/kg): As = 30 Cd = 5 Cr = 200 Cu = 10000 Ni = 110 Pb = 120 Zn = 10000 Concentración máxima establecida por la Unión Europea (mg/kg peso fresco): Pb = 0.1 Cd = 0.05 (mg/kg peso seco): Pb = 2.0 Cd = 1.0 Cantidad máxima de ingesta permitida establecida por la WHO (µg/kg peso corporal): Pb = 25 Cd = 7 As inorgánico = 15 Sn = 6.3 Hg = 5
13 huertas Frutos de plantas de tomate Tierras de cultivo Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, Sn, V, Zn
QUÉ Y CÓMO MUESTREAMOS? Tierra: Alrededor de la planta de tomate 1 m 100 g de tierra (10 cm) 1 m Tomate: 500 g
CONCENTRACIÓN METÁLICA EN LOS TOMATES Y LEGISLACIÓN Metales con las concentraciones más altas en los tomates (mg/kg)
CONCENTRACIÓN METÁLICA EN LOS TOMATES Y LEGISLACIÓN Límites de la legislación Europea (mg/kg peso fresco): Cd 0.05 mg/kg Pb 0.1 mg/kg Dima C Cd 0.31 mg/kg peso seco Donosti C Pb 0.35 mg/kg peso seco Contenido de agua: %95 A PESO FRESCO Dima C Cd 0.016 mg/kg peso fresco. Donosti C Pb 0.018 mg/kg peso fresco.
CONCENTRACIÓN METÁLICA EN LAS HUERTAS Y LEGISLACIÓN Metales con las concentraciones más altas en las tierras de cultivo (mg/kg)
CONCENTRACIÓN METÁLICA EN LAS HUERTAS Y LEGISLACIÓN Legislación del Gobierno Vasco (VIE-B mg/kg peso seco): Cu 10000 mg/kg Zn 10000 mg/kg
CONCENTRACIÓN METÁLICA EN LAS HUERTAS Y LEGISLACIÓN Legislación del Gobierno Vasco (VIE-B mg/kg peso seco): Cd 5 mg/kg
CONCENTRACIÓN METÁLICA EN LAS HUERTAS Y LEGISLACIÓN Legislación del Gobierno Vasco (VIE-B mg/kg peso seco): As 30 mg/kg Cr 200 mg/kg Ni 110 mg/kg Pb 120 mg/kg Donostia C Pb 515 mg/kg Lemoa C Pb 146 mg/kg TIERRA MODIFICADA!!!
Cumple normativa CE 1881/2006? 600 400 200 0 Pb, mg/kg (Tierra) 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Pb, mg/kg (Tomate) CE 1881/2006: c Pb < 2 mg/kg en hortalizas (no de hojas) 1.6 1.2 0.8 0.4 0.0 Cd, mg/kg (Tierra) 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Cd, mg/kg (Tomate) CE 1881/2006: c Cd < 1 mg/kg en hortalizas (no de hojas)
TRATAMIENTO QUIMIOMETRICO DE LOS DATOS Análisis de Componentes Principales en Suelos
TRATAMIENTO QUIMIOMETRICO DE LOS DATOS Análisis de Componentes Principales en Tomates Lemoa y Donostia se agrupan con Cd y Pb pero también con Mn
METALES EN TOMATES El tomate de Dima es el que posee la mayor concentración de metales: C Cd, Cr, Fe, Mn, Ni, Sn, V eta Zn Barrika C As Donostia y Lemoa C Pb, C Cd y C Mn Zamudio C Cu y Arteaga C Al PERO TODOS ESTAN POR DEBAJO DE LOS LÍMITES DE CONCENTRACIÓN METÁLICA ESTABLECIDOS POR LA LEGISLACIÓN EUROPEA
TRATAMIENTO QUIMIOMETRICO DE LOS DATOS Hay Correlación Significativa de Mn en Tierra-Tomate 25 C Mn Tomate 20 15 10 5 0 0 500 1000 1500 C Mn Tierra
Pero Cómo son los mecanismos de Incorporación, transporte, acumulación, detoxificación? Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, Sn, V, Zn + Tierra de cultivo
Análisis no destructivo de la planta y fruto Imagen ED-XRF: Distribución elemental en superficies (escala macro) SEM-EDS: A B C Distribución elemental en superficies (escala micro)
Raices Tallos Hojas Frutos
Partes de la raíz del Tomate Solanum lycopersicum rh: rhizoma cor: cortex cc: cilindro central
Br Cl K
Zn Sr Cu Mn K/Cl/Br
Ca Fe Sn Zn/Sr Cu/Mn K/Cl/Br
Ti Ca Fe Sn Zn/Sr Cu/Mn K/Cl/Br
Raíces Tallos Hojas Frutos
Partes del Tallo del Tomate Solanum lycopersicum Cortex Phloema Xylema Cambium
Br Cl Cortex Phloema Cambium Xylema K
K Cl Cu Mn Zn Fe Ca Sr Cortex Phloema Cambium Xylema Mn Cu K/Cl/Br
Ti Sn S Cortex Phloema Cambium Xylema Mn Cu K/Cl/Br
Raíces Tallos Hojas Frutos
Apex Venas Secundarias o laterales Venas Primarias Margen de la hoja Lamina o Blade
Cl Br K Sr Zn
Cu S Ca Mn
Sn Fe
Venas Primarias Venas Secundarias Peciolo Lamina o Blade Base Tallo
K Br Cl Zn Sr
S Cu Sn Mn
Cl, Br, K, Ca, Zn y Sr se acumulan en las venas primarias de las hojas (también en las venas secundarias) S, Cu y Sn presentan una distribución similar (en la lámina o blade) aunque es irregular Mn, Fe y Ti No se distribuyen por las venas
Raíces Tallos Hojas Frutos
Corte Longitudinal del fruto Endocarp y mesocarp Pulpa Piel Placenta Pepitas Placenta
Placenta S Cu Sn Ca Sr Fe K
Corte Longitudinal del fruto Endocarp y mesocarp Pulpa Piel Pepitas Placenta
Epicarp Mesocarp Endocarp S Ca Sn Fe K
Elementos Fuente Distribución Similar Br, Cl y K Aerosol Marino En el total de la planta S y Cu Fumigación Hojas Cu y Mn Natural Raíces, Tallos (y Fruto) Sr y Zn Tráfico Raíces Ca y Fe Natural En el total de la planta Sn Tráfico o Natural?? Fruto Ti Natural Puntual El fruto del Tomate almacena algunos elementos (K, Ca, Fe, Sr and Sn??)