Polvo urbano: reservorio de elementos potencialmente tóxicos en una ciudad industrializada del caribe colombiano

Abstract

Colombia es un país biodiverso ubicado en la región tropical de América del Sur. La región caribe, que comparte las características climáticas de esta área, presenta diversidad de climas, ecosistemas, flora y fauna. En esta región está ubicada Barranquilla, capital del departamento del Atlántico, la cual es la ciudad más densamente poblada de la región caribe con aproximadamente 7.800 personas/km2 . Además, en la última década, Barranquilla ha presentado el mayor desarrollo industrial y urbanístico del caribe colombiano. Esto trae consigo el aumento de los índices de contaminación que impactan negativamente en la calidad del aire, en las fuentes hídricas, en el suelo, en la flora y fauna silvestre, así como en el aumento de problemas de salud pública para sus habitantes. A pesar de los estudios de monitoreo y caracterización del material particulado (MP), sedimentos y fuentes hídricas realizados en Barranquilla, aún las investigaciones para comprender la dinámica de los contaminantes y la contribución de las diferentes matrices es insuficiente. El polvo, considerado un indicador de la calidad ambiental de los entornos urbanos y suburbanos, es una matriz objeto de estudio en países en desarrollo y en vía de desarrollo. Estas partículas presentan una composición heterogénea a la cual se asocian contaminantes inorgánicos y orgánicos. Además, este contribuye con el MP en cuidades. El polvo urbano puede incorporándose al suelo y fuentes hídricas por deposición seca, húmeda y escorrentías, lo que conlleva a cambios en las características fisicoquímicas de los ecosistemas, al aumento del contenido mineralógico y a riesgos ambientales y de salud humana a mediano y largo plazo. Los elementos potencialmente tóxicos (EPTs) son contaminantes presentes en estas partículas que, al incorporarse en los ecosistemas, son bioacumuladas y biomagnificadas en la red trófica, causando efectos tóxicos. En las ciudades, las principales fuentes de EPTs son de origen antropogénico. De acuerdo esto, el objetivo de la tesis doctoral fue el estudio del polvo urbano, los riesgos (ecológicos y a la salud humana) y efectos tóxicos asociados a los EPTs del mismo; lo cual es descrito en dos proyectos. El primer proyecto realizado tuvo como objetivo principal establecer la distribución espacial de los niveles de EPTs presentes en el polvo urbano de la ciudad de Barranquilla y los riesgos ambientales y de salud relacionados con la exposición a los mismos. La metodología consistió en la recolección de treinta y cinco muestras en sitios diferentes del área urbana de la ciudad. Después fueron determinados la composición por tamaño de partículas de las muestras, contenido oligoelementos por espectrometría de Masas con Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-MS), y los riesgos ecológicos y a la salud humana. Los resultados mostraron que el polvo está compuesto principalmente por partículas de 10-70 µm de tamaño. Las concentraciones medias de V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Mo, Ag, Cd, Sn, Sb, Pb y Bi eran superiores a los valores de fondo. Los elementos Cu, Zn, As, Se, Mo, Ag, Sn, Sb y Bi presentaron mayor heterogeneidad espacial en el área urbana. El tráfico vehicular y las emisiones industriales fueron identificadas como las principales fuentes antropogénicas de EPTs. Según lo índices ambientales, los factores de concentración sugieren que el polvo urbano está extremadamente contaminado por Zn y Cu. El riesgo ecológico asociado a elementos específicos disminuyó en el orden Cd > Cu > As > Hg > Pb > Ni > Co ≈ Zn ≈ Cr, y el índice de carga de contaminación mostró que el 91% de las muestras están contaminadas por ETPs. Además, los riesgos cancerígenos de Cr, Ni, As, Co y Cd fueron bajos. Una vez identificado el polvo urbano de Barranquilla como un reservorio de EPTs, el objetivo del segundo estudio de este trabajo fue determinar la relación del contenido de EPTs en extractos inorgánicos de polvo urbano de Barranquilla y los efectos tóxicos de los mismos utilizando Caenorhabditis elegans como modelo biológico. Para esto, los elementos trazas fueron analizados por ICP-MS y la toxicidad fue evaluada mediante bioensayos endpoints y expresión génica empleando cepas silvestres y transgénicas del nematodo. La concentración de EPTs en los extractos de polvo disminuyó en el orden Sr > Cu > Ba > Mo > Se > Cr > V > Ni > As > Zn > Rb > Mn > Sb > Co > Sn > Cd > La > Ce >Tl ≈ Bi > Ag ≈ Pb. Los extractos inorgánicos del polvo urbano afectaron a parámetros fisiológicos del nematodo, como la supervivencia, el crecimiento y la locomoción. En los análisis multivariantes, la letalidad mostró una relación positiva con el Sr y negativa con el V. El crecimiento mostró una asociación negativa con el Mo. La expresión de los genes mtl-2, sod-4 y unc-25 fue inducida por la exposición a los EPTs. En general, Barranquilla enfrenta una problemática de contaminación por EPTs presentes en polvo urbano. Por esta razón, es necesario promover políticas ambientales que permitan realizar un seguimiento y un mayor control del tráfico, la industria y las actividades de construcción. Estas medidas son esenciales para proteger los ecosistemas y la salud de los ciudadanos de Barranquilla. Así mismo, C. elegans es un organismo sensible capaz de responder a la exposición a extractos de polvo urbano, siendo un sensor adecuado para la implementación de sistemas de alerta relacionados con los riesgos para la biota asociados a la contaminación atmosférica en ciudades industrializadas.