Riesgo ecotoxicológico y de elementos traza y metales pesados en matrices ambientales en zonas de importancia ambiental y económica de Colombia y Panamá

Abstract

El uso de organismos marinos como bioindicadores de contaminación ambiental por metales pesados constituye una herramienta de gran aceptación para monitorear la calidad ambiental de los ecosistemas marinos y evaluar el riesgo que puede representar la ingesta de estos, para la salud de las personas. Debido a esto, se evaluó el potencial de la especie Donax denticulatus (Chipi chipi) como especie indicadora de la presencia de metales pesados y el riesgo potencial que puede representar su ingesta para las personas que habitan la zona costera del Caribe colombiano. En tal sentido se realizaron muestreos en la zona costera de los departamentos de Sucre (Berrugas), Bolívar (Cartagena) y La Guajira (Riohacha), a partir de los cuales se obtuvieron especímenes de D. denticulatus, en los cuales se determinó mediante absorción atómica y análisis directo de mercurio, la concentración de cadmio total (Cd), plomo total (Pb) y mercurio total (Hg). Los resultados de estas mediciones permitieron conocer que D. denticulatus tenía en promedio una concentración de Cd igual a 0.02 mg/kg, mientras que la de Pb y Hg fue de 0.06 y 0.01 mg/kg respectivamente. Por su parte el cálculo de la Tasa de Ingesta Potencial Diaria (TIPDE) mostró para el Cd, un valor de 0.66 g/día, superior al del 62% de las especies revisadas en la literatura científica, mientras que, para el Pb y Hg, este valor fue de 3.23 y 0.47 g/día respectivamente, superando el primero al 76% y el segundo al 67% de las especies revisadas en la bibliografía. Los resultados encontrados permiten afirmar que D. denticulatus, tiene un alto potencial de aplicación como especie centinela para monitorear la presencia de contaminantes metálicos en playas del Caribe colombiano y también evaluar el riesgo toxicológico potencial que puede representar su consumo, para las poblaciones humanas que habitan esta zona. Por su parte el estudio sobre el contenido de mercurio en el cabello de los miembros de las comunidades que habitan la cuenca del río Apaporis, Parque Nacional Natural Yaigojé Apaporis, exactamente en las comunidades de Bocas de Taraira, Bocas de Ugá, Ñumi y Vista Hermosa, permitió conocer, a partir de la determinación del contenido de Hg total en el cabello de 110 voluntarios, en un analizador directo de mercurio (DMA), que, los voluntarios del estudio contenían un promedio de 23.0 ±1.2 μg/g de Hg, presentando valores mínimo y máximo de 2.6 y 63.7 μg/g en Vista hermosa y Bocas de Taraira respectivamente. Además, el análisis de la probabilidad de presentar efectos neurológicos adversos indicó que el 85% de los voluntarios tienen un 60% probabilidad de presentar un 5% de posibilidades de manifestar estos efectos. Además, se pudo constatar mediante encuesta sociodemográfica y análisis de redes que la principal causa probable de la bioacumulación de Hg por parte de estas comunidades es el consumo de peces, principalmente de las especies Pirinampus pinirampu, Brycon cephalus y Laemolyta garmani, que han sido previamente reportadas en la literatura científica para la región amazónica, como bioacumuladoras de Hg. Se concluye que los habitantes de las comunidades de la cuenca del río Apaporis presentan los niveles de mercurio en cabello más altos reportados para indígenas de América Latina, el cual es transferido a estas personas mediante el consumo de peces, presentes en sus ecosistemas. En cuanto al estudio realizado de los sedimentos superficiales de la cuenca media del río Ranchería, en La Guajira colombiana, principalmente en el área de influencia de la explotación minera de carbón, para valorar el estado de contaminación y el riesgo ecológico y ambiental potencial que estos elementos representan para la biodiversidad del ecosistema, fue necesario colectar muestras de sedimento superficial de manera manual y con ayuda de una draga Eckman, para posteriormente analizar su composición química de metales y otros elementos traza, mediante espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS). Con los resultados obtenidos, fue calculado el índice de geoacumulación (I-geo), se estimó el efecto límite (TEC) y efecto probable (PEC) y también se calculó, el índice de carga de contaminación (PLI). Como resultado del análisis de los sedimentos, fueron cuantificados 47 elementos, entre los que se destacaron por su mayor concentración (μg/g), el Ba (502.5 34.3), Sr (191.1 12.6), V (148.3 14.7) y Zr (107.5 5.1), mientras que el Bi (0.2 0.01), Tm (0.4 0.02), Lu (0.4 0.02) y Cd (0.6 0.09), fueron los elementos de menor concentración. Además de este aspecto, el cálculo de los índices permitió conocer, para el caso del I-geo, que los valores de este índice estuvieron entre -3.8 y 2.1, los cuales resultaron inferiores a los de otros ecosistemas reportados en la literatura científica. Por su parte los valores del TEC fueron superados para el caso del Cr, en el 83% de los sitios analizados y el PEC, sólo fue superado en el caso del Ni para el 25% de los sitios analizados. En cuanto al factor de contaminación, este mostró que todos los sitios mantuvieron la condición de fuertemente contaminados con selenio y bismuto, mientras que el cálculo del PLI, mostró que el 75% de los sitios estaban fuertemente contaminados. Estos resultados permiten afirmar que en la cuenca media del río Ranchería existe una alta probabilidad de ocurrencia de efectos biológicos adversos, principalmente para los organismos que habitan en la zona bentónica. Respecto a la evaluación del riesgo ecotoxicológico que representan los elementos traza presentes en los sedimentos superficiales del Canal de Panamá, para su análisis, fue necesario realizar muestreos de sedimentos superficiales con ayuda de una draga Eckman, en 11 sitios a lo largo del curso del Canal. La determinación de los elementos se hizo por ICP-MS, y en el caso del mercurio, empleando un analizador directo de Hg. Estos datos se asociaron con la actividad biológica de extractos de sedimentos acuosos probados en cepas mutantes y de tipo salvaje de Caenorhabditis elegans, midiendo marcadores fisiológicos y moleculares. La concentración de los elementos traza disminuyeron en el orden Sr> V> Ba> Cr> Li> Sc> Ce> Ni> Y> Co> Ga> Pb> Rb> Nd> La> Gd> Dy> Sm> Pr> Er> Hf > Yb> U> Th> Eu> Ho> Be> Tb> Tm> Ta> Hg. El factor de contaminación y el índice de carga de contaminación mostraron que el 36% de los sitios presentaron una fuerte contaminación de los sedimentos principalmente a causa de los siguientes elementos: V, Li, Pb y Sr. Además, la concentración de Cr y Ni, superaron los valores del índice de riesgo ecológico integral en todos los sitios analizados. Las pruebas de toxicidad determinaron que los extractos de sedimentos, a pesar de no ser altamente letales contra C. elegans, redujeron significativamente su movilidad y activaron los mecanismos de toxicidad asociados con la expresión de la metalotioneína y genes relacionados con el estrés oxidativo. Estos tres últimos criterios de valoración se relacionaron estadísticamente (p-valor < 0.05) con las concentraciones de Cr, Ta y Ba en los sedimentos. Los datos sugieren que los elementos presentes en los sedimentos del Canal de Panamá pueden estar impactando a los organismos bentónicos y, por lo tanto, deben existir regulaciones de manejo más estrictas para asegurar su sostenibilidad.