Metales pesados en fertilizantes fosfatados, nitrogenados y mixtos

Para cuantificar los niveles de metales contaminantes: plomo y cadmio, en fertilizantes de uso común en Mendoza (Argentina) se analizaron 44 muestras de los principales productos comercializados por empresas agroquímicas; 61 % de ellos correspondieron a fertilizantes fosfatados; 32 %, a nitrogenados y el resto abarcó potásicos, magnésicos simples y orgánicos. Las muestras, molidas a polvo impalpable, se extractaron con ClH p.a. 1:5 para obtener extractos finales límpidos de dilución 1:50. Mediante espectrofotometría de absorción atómica y de llama aire-acetileno se cuantificó los tenores metálicos contrastándolos con patrones de alta confiabilidad. Valores detectados (mg/kg) • Pb: máximo: 21,5 en un fertilizante completo. mínimo: 0 en productos de fertirriego y una urea. • Cd: máximo: 30,30 en un superfosfato triple. mínimo: 0,25 en un producto de fertirriego. Valores medios para el total de las muestras: 9,55 mg Pb/kg y 8,20 mg Cd/kg. Finalmente se plantearon intervalos de confianza del 95 y 99 % para ambas determinaciones.

Evaluación de metales pesados en suelos de los oasis irrigados de la Provincia de Mendoza : concentraciones totales de Zn, Pb, Cd y Cu

En Mendoza, Argentina, no existen antecedentes respecto de la presencia de elementos trazas, totales y disponibles, relacionados con el uso de los suelos en los oasis irrigados. El objetivo del trabajo, en esta etapa, fue determinar los contenidos totales de plomo (Pb), cadmio (Cd), cinc (Zn) y cobre (Cu) en la capa superficial de suelos (0-25 cm), diferenciados en siete tipos según una clasificación utilitaria: suelos vírgenes (SV); suelos de banquina (SB); suelos vecinos a banquina (SVB); suelos de agricultura intensiva (SAI); suelos de agricultura protegidos por lucha antigranizo (SLAG); suelos afectados por actividad industrial (SI) y suelos urbanos (SU). Sobre un total de 200 muestras se efectuó una digestión ácida en caliente y en los extractos se determinaron los metales en su fracción total, mediante espectrofotometría de absorción atómica (AAS). El análisis estadístico de los datos muestra que los niveles más elevados de Cu y Cd se detectan en SAI, con medias de 39,3 y 2,5 mg kg-1 respectivamente. En SI se observan los mayores valores de Pb, con una media de 80,6 mg kg-1 y en SU los mayores tenores de Zn, con un valor medio de 740 mg kg-1. La Ciudad de Mendoza, con mayor densidad poblacional, presentó los mayores contenidos de Zn, Pb y Cd. Las concentraciones encontradas se ubican por debajo de las exigencias de la legislación argentina y la mayoría de los suelos pueden clasificarse como no contaminados (SNC) o ligeramente contaminados (SLC). Se prevé completar este estudio con la determinación de las fracciones disponibles de los elementos estudiados, correlacionándolos con variables edáficas físico-químicas como textura, pH y materia orgánica.

Metales pesados como indicador de impacto de un sistema ecológico fragmentado por usos de suelo, San Luis Potosí, México

La necesidad de estudiar la presencia de metales pesados en el suelo radica en su impacto como indicador de contaminación ambiental. Se determinó la presencia de Cu, Zn, Pb y Cd en suelos donde se distribuyen especies vegetales en un corredor ecológico. Entre los municipios de Soledad de Graciano Sánchez y San Luis Potosí (México) fueron establecidos 30 puntos distribuidos en cinco prácticas dominantes de usos de suelo: agropecuario, residencial rural, comercio y servicios, residencial urbano y minero. Los muestreos se realizaron en cuatro épocas durante 2009 y 2010 (verano, otoño, invierno y primavera). Se encontró un efecto significativo del uso del suelo en cuanto a los niveles de Cu (p = 0,000), Pb (p = 0,043) y Cd (p = 0,010). En el caso del Zn, el uso del suelo (p = 0,000) y la estación (p = 0,059) fueron significativos. El uso del suelo minero mostró las mayores concentraciones de metales y el agrícola las menores. Los niveles de los cuatro metales se encuentran en el rango marcado como alto por la EPA y por otras fuentes técnicas. En el caso de Pb y Cd no rebasan los estándares NOM-147- SEMARNAT-SSA1. Estos resultados reflejan el potencial indicativo del uso del suelo en la evaluación de la calidad ambiental, sin embargo, se requiere continuar con un monitoreo de metales pesados en la zona.

Vegetación bioindicadora de metales pesados en un sistema semiárido

Evaluar la contaminación por metales pesados en los ecosistemas permite conocer la capacidad bioindicativa de especies vegetativas. El objetivo fue determinar la concentración de metales pesados en Prosopis laevigata, Acacia spp. y Schinus molle bajo el efecto de usos suelo y temporalidad. El área se sitúa en la colindancia de los Municipios de Soledad de Graciano Sánchez y San Luis Potosí fragmentada por usos de suelo: agropecuario, comercio y servicios, residencial urbano y minero. Fueron tomadas muestras de hojas de las tres especies en las estaciones de verano, otoño, invierno y primavera y se evaluó la concentración de metales pesados a través de la técnica de ICP-MS. Los análisis estadísticos indicaron niveles de Aluminio (Al) > Cinc (Zn) > Plomo (Pb) > Cobre (Cu) > Titanio (Ti) > Vanadio (V) > Arsénico (As) > Cromo (Cr) > Cadmio (Cd) > Cobalto (Co). Los elementos Al, As, Cd, Cr, Pb y Ti presentaron niveles por encima del umbral normal en vegetación. El uso de suelo tuvo efecto significativo con Al, Ti, Cd, As y Pb; los árboles ubicados en los usos de suelo minero, comercio y servicios tuvieron la mayor concentración. La especie tuvo efecto significativo con Al y Pb siendo Acacia spp. el que presentó la mayor capacidad de acumulación. La temporada del año impactó significativamente en la acumulación de As, Cd, Co, Cu, Cr y Ti en las tres especies. La dinámica antropogénica de los diferentes usos de suelo genera partículas y residuos con metales pesados impactando en la disponibilidad y acumulación en las especies evaluadas. Se contribuye a evaluar el impacto ambiental en el sistema fragmentado recomendando dar continuidad a este tipo de estudios.

Caracterización de la resistencia a metales pesados de cepas de Rhizobium aisladas de suelos ultramáficos y contaminados

- Caracterización de la resistencia a altas concentraciones de metales, y en especial a níquel y cobalto en las cepas objeto de estudio. - Determinar si existe una posible correlación entre la presencia del sistema hidrogenasa y la resistencia a altas concentraciones de níquel. - Determinar los mecanismos moleculares implicados en la resistencia a níquel en la cepa de Rhizobium leguminosarum más resistente identificada en este estudio.

Remoción de metales pesados con carbón activado como soporte de biomasa

El incremento en los niveles de contaminación del agua por metales pesados ha resultado en un aumento en la investigación y el desarrollo de métodos más efectivos para su eliminación

Determinación de metales pesados y evaluación de la biotransferencia de especies inorgánicas de arsénico en leche bovina cruda

Propósito y método de estudio: En el presente estudio se evaluó el factor de biotransferencia (FBT) de arsénico (As) inorgánico en leche bovina cruda a través de agua de consumo en zonas contaminadas con este metaloide en México. Las muestras de leche y agua fueron colectadas en municipios de Durango, San Luis Potosí y Zacatecas zonas lugares donde se lleva a cabo la minería y con antecedente de contaminación por As. Para el análisis de As total fue empleado el método de digestión acida asistido por microondas (EPA 3052). La extracción de especies inorgánicas de As fue asistida por microondas empleando H3PO4 0.3 M a 90 °C durante 30 min, para su posterior separación en una resina de intercambio aniónico fuerte (SAX). La determinación de As total y de especies de arsénico se llevó a cabo por Espectrometría de Masas con Fuente de Plasma de Acoplamiento Inductivo (ICP-MS). Adicionalmente en las muestras leche previamente digeridas se analizó el contenido total de Pb, Cd, Cu, Zn y Fe por ICP-MS con la finalidad de evaluar el grado de contaminación por estos metales y establecer una correlación con la concentración de As en leche y el posible origen de la contaminación. Contribuciones y conclusiones La concentración de As total en el agua de la mayoría de las zonas de estudio superó el límite permisible para agua de consumo según la norma oficial NOM-127-SSA1-1994-2000 (25 μg/L). En cuanto a las muestras de leche, las concentraciones de As se encontraron entre el límite de detección y 472.80 μg/kg, siendo los estados de Durango y San Luis Potosí los que presentaron las concentraciones mayores. Las concentraciones de los otros metales analizados en leche mostraron que el promedio de Pb en leche en Zacatecas y San Luis Potosí, superó el límite permisible de acuerdo a la Comisión Europea. Así mismo para el caso del Cd la concentración media en el estado de San Luis Potosí superó los niveles ya reportados. Las zonas de San Luis Potosí, Durango y Zacatecas presentaron niveles altos de metales esenciales (Zn, Cu y Fe). Además se encontró que para los metales analizados (Pb, Cd, Cu, Zn y Fe) se presentó una correlación positiva estadísticamente significativa (p < 0.05) con As en leche, lo cual sugiere una fuente de contaminación común la minera que se realiza en los sitios de estudio. En cuanto a la concentración de especies de As inorgánico en leche, las concentraciones para la especie de As (V) fueron mayores (79.60-242.20 μg/kg) que las de As (III) (31.00-96.81 μg/kg); dado que la especie de As (V) presenta un menor grado de toxicidad podría indicar menor riesgo para la población que ingiere este alimento. Por último, se determinó el FBT de especies de As inorgánicas a través del agua de consumo, obteniéndose valores superiores a los ya reportados para As total (2.6 x 10-6 a 6 x 10-4); sin embargo, no se encontró una correlación significativa entre As en leche y arsénico en agua (p ˃0.05), lo cual sugiere que el agua no es la única vía de exposición de este metaloide. Para una posterior evaluación del factor de biotransferencia se sugiere el analizar el contenido de As en alimento y el suelo donde habita el organismo e incorporar estas fuentes de contaminación al modelo del FBT.

Determinación de metales pesados (plomo y arsénico) y oligoelementos (hierro, cobre y zinc) en hojas de Crotalaria longirostrata (chipilin) por el método de absorción atómica

La presente investigación tuvo como finalidad analizar esta especie vegetal cultivada en la zona Central y Occidental del territorio salvadoreño; para ello, se llevó a cabo una investigación de campo visitando los Municipios de Colón y Ciudad Arce ubicados en el Departamento de la Libertad; y los Municipios de Izalco y Nahuizalco, ambos pertenecientes al Departamento de Sonsonate; donde se recolectaron las muestras (hojas de C. longirostrata); Se elaboraron encuestas dirigidas a Técnicos ó Ingenieros agrónomos que laboraran en Agroservicios de mayor afluencia en el país y a los productores de los cultivos seleccionados; con la finalidad de conocer los productos agroquímicos aplicados al tratamiento del cultivo de esta hortaliza. Se realizó un análisis químico e instrumental para determinar elementos metálicos como metales pesados (plomo y arsénico) y oligoelementos (hierro, cobre y zinc) utilizando las técnicas de Espectrofotometría de Absorción Atómica (EAA): - Horno de grafíto para plomo. - Generador de Hidruros para arsénico. - Llama para hierro, cobre y zinc. Los resultados se compararon con los límites máximos establecidos por la normativa de JECFA - Comité Mixto FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios y Codex Alimentarius; y se evaluaron estadísticamente a través del análisis de varianza de un factor (ANOVA), las pruebas de comparación DMS y Bonferroni; para evaluar el comportamiento de los datos experimentales obtenidos en el análisis. Según los resultados obtenidos se encontraron trazas de plomo y arsénico en algunas muestras analizadas; así como un alto contenido de hierro, cobre y zinc en todas las muestras de C. longirostrata. Se recomienda que se analicen muestras de suelos, agua de riego y otros cultivos de C. longirostrata ubicados en diversas zonas geográficas de El Salvador; con la finalidad de evaluar la calidad de las distintas hortalizas de esta especie vegetal existentes en el país.

Dendrorremediación: El uso de Betula alba para monitorizar y reducir el contenido de metales en suelos mineros.

[EN] The intense industrial activity that took place over the past century resulted in large contaminated áreas. This is an important risk to human health and environmental safety. Recent biotechnological techniques for bioremediation include phytoremediation, which uses plants to remove or stabilize contaminants in soils. In our study we choose birch (Betula alba) as the preferred species to remedy mining soils, due to it produces a large biomass and can accumulate high levels of toxic elements in its tissues. The aim of this study was (i) to determine the possibility of using this species in reforestation and/or remediation of mining soils (ii) to elucidate the potential of tocopherol levels as indicators of heavy metal pollution. Trees growing in mining soils with high concentrations of Zn, Cd and Pb were sampled and the metal content in various organs and in tree rings was analyzed. α-tocoferol levels were also analyzed as an indicator of stress. The results showed a different distribution of metals in plant tissues. Zn and Cd had a higher accumulation in leaves, whereas Pb was stored in the timber. In addition, the metal content in tree rings was higher in older rings, leading to a conclusion that older tissues present a detoxification strategy. Furthermore, we saw how the presence of α- tocoferol on branches can be an indicator of metal stress in plants and it can be also used as a monitoring factor.

Estudios de especiación de arsénico y acumulación de metales en muestras de interés medioambiental : Arsenic speciation and metal accumulation studies in environmental samples

Se ha estudiado la determinación de especies de arsénico y de contenidos totales de arsénico y metales pesados, específicamente cadmio, cromo, cobre, níquel, plomo y cinc, en muestras de interés medioambiental por su elevada capacidad acumuladora de metales, concretamente algas marinas comestibles y plantas terrestres procedentes de suelos contaminados por la actividad minera. La determinación de contenidos totales se ha llevado a cabo mediante espectrometría de emisión atómica con plasma de acoplamiento inductivo (ICP‐AES), así como por espectrometría de fluorescencia atómica con generación de hidruros (HG‐AFS), para bajos contenidos de arsénico. Las muestras fueron mineralizadas en medio ácido y calentamiento en horno de microondas. Los métodos fueron validados a través de su aplicación a materiales de referencia de matriz similar a la de las muestras, certificados en contenidos totales de los elementos seleccionados. Los resultados obtenidos mostraron su elevada capacidad de bioabsorción, especialmente en relación a los elevados contenidos de arsénico encontrados en algunas especies de algas pardas (Phaeophytas). En las plantas, se calcularon los factores de translocación, acumulación y biodisponibilidad de los elementos estudiados, permitiendo identificar a la especie Corrigiola telephiifolia como posible acumuladora de plomo e hiperacumuladora de arsénico. La determinación de especies de arsénico hidrosolubles en las muestras objeto de estudio, se llevó a cabo por cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC) acoplado a ICP‐AES, HG‐ICP‐AES y HG‐AFS, incluyendo una etapa previa de foto‐oxidación. Los métodos desarrollados, mediante intercambio aniónico y catiónico, permitieron la diferenciación de hasta once especies de arsénico. Para el análisis de las muestras, fue necesaria la optimización de métodos de extracción, seleccionándose la extracción asistida por microondas (MAE) con agua desionizada. Asimismo, se realizaron estudios de estabilidad de arsénico total y de las especies hidrosolubles presentes en las algas, tanto sobre la muestra sólida como en sus extractos acuosos, evaluando las condiciones de almacenamiento adecuadas. En el caso de las plantas, la aplicación del diseño factorial de experimentos permitió optimizar el método de extracción y diferenciar entre las especies de arsénico presentes en forma de iones sencillos de mayor movilidad y el arsénico más fuertemente enlazado a componentes estructurales. Los resultados obtenidos permitieron identificar la presencia de arseniato (As(V)) y arsenito (As(III)) en las plantas, así como de ácido monometilarsónico (MMA) y óxido de trimetilarsina (TMAO) en algunas especies. En la mayoría de las algas se encontraron especies tóxicas, tanto mayoritarias (arseniato) como minoritarias (ácido dimetilarsínico (DMA)), así como hasta cuatro arsenoazúcares. Los resultados obtenidos y su estudio a través de la legislación vigente, mostraron la necesidad de desarrollar una reglamentación específica para el control de este tipo de alimentos. La determinación de especies de arsénico liposolubles en las muestras de algas se llevó a cabo mediante HPLC, en modo fase inversa, acoplado a espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP‐MS) y con ionización por electrospray (ESI‐MS), permitiendo la elucidación estructural de estos compuestos a través de la determinación de sus masas moleculares. Para ello, fue necesaria la puesta a punto de métodos extracción y purificación de los extractos. La metodología desarrollada permitió identificar hasta catorce especies de arsénico liposolubles en las algas, tres de ellas correspondientes a hidrocarburos que contienen arsénico, y once a arsenofosfolípidos, además de dos especies desconocidas. Las masas moleculares de las especies identificadas fueron confirmadas mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC‐MS) y espectrometría de masas de alta resolución (HR‐MS). ABSTRACT The determination of arsenic species and total arsenic and heavy metal contents (cadmium, chromium, cooper, nickel, lead and zinc) in environmental samples, with high metal accumulator capacity, has been studied. The samples studied were edible marine algae and terrestrial plants from soils polluted by mining activities. The determination of total element contents was performed by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP‐AES), as well as by hydride generation atomic fluorescence spectrometry (HG‐AFS) for low arsenic contents. The samples studied were digested in an acidic medium by heating in a microwave oven. The digestion methods were validated against reference materials, with matrix similar to sample matrix and certified in total contents of the elements studied. The results showed the high biosorption capacity of the samples studied, especially regarding the high arsenic contents in some species of brown algae (Phaeophyta division). In terrestrial plants, the translocation, accumulation and bioavailability factors of the elements studied were calculated. Thus, the plant species Corrigiola telephiifolia was identified as possible lead accumulator and arsenic hyperaccumulator. The determination of water‐soluble arsenic species in the samples studied was carried out by high performance liquid chromatography (HPLC) coupled to ICP‐AES, HG‐ICP‐AES and HG‐AFS, including a prior photo‐oxidation step. The chromatographic methods developed, by anion and cation exchange, allowed us to differentiate up to eleven arsenic species. The sample analysis required the optimization of extraction methods, choosing the microwave assisted extraction (MAE) with deionized water. On the other hand, the stability of total arsenic and water‐soluble arsenic species in algae, both in the solid samples and in the water extracts, was studied, assessing the suitable storage conditions. In the case of plant samples, the application of a multivariate experimental design allowed us to optimize the extraction method and differentiate between the arsenic species present as simple ions of higher mobility and the arsenic more strongly bound to structural components. The presence of arsenite (As(III)) and arsenate (As(V)) was identified in plant samples, as well as monomethylarsonic acid (MMA) and trimethylarsine oxide (TMAO) in some cases. Regarding algae, toxic arsenic species were found in most of them, both As(V) and dimethylarsinic acid (DMA), as well as up to four arsenosugars. These results were discussed according to the current legislation, showing the need to develop specific regulations to control this kind of food products. The determination of lipid‐soluble arsenic species in alga samples was performed by reversed‐phase HPLC coupled to inductively coupled plasma and electrospray mass spectrometry (ICP‐MS and ESI‐MS), in order to establish the structure of these compounds by determining the corresponding molecular masses. For this purpose, it was necessary to develop an extraction method, as well as a clean‐up method of the extracts. The method developed permitted the identification of fourteen lipid‐soluble arsenic compounds in algae, corresponding to three arsenic‐hydrocarbons and eleven arsenosugarphospholipids, as well as two unknown compounds. Accurate mass measurements of the identified compounds were performed by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC‐MS) and high resolution mass spectrometry (HR‐MS).