Evaluacion de Las Concentraciones de Metales Pesados Para Determinar La Calidad de Frutas

7/21/2019 Evaluacion de Las Concentraciones de Metales Pesados Para Determinar La Calidad de Frutas

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EVALUACION DE LAS CONCENTRACIONES DE METALES PESADOS

PARA DETERMINAR LA CALIDAD DE FRUTAS DE CONSUMO MASIVO EN

LA CIUDAD DE PIURA

E. L. Calderon1y R. Concha21y 2Departamento Acadmico de Ingeniera Qumica - Universidad Nacional de Piura

RESUMEN

La poblacin de la ciudad de Piura consume productos frutcolas como parte de su

dieta diaria. Por lo tanto fue necesario hacer una evaluacin de la concentracin de algunos

metales pesados (arsnico, cadmio, cromo, mercurio, plomo, etc.) en los frutos de consumo, ya

que las plantas son sistemas captadores de estos metales.

Las pequeas cantidades de los metales pesados sobretodo dentro de las plantas, las cuales

los absorben va races o va foliar procedente del medio ambiente (suelo, aire, agua) pueden

ser consideradas como peligrosas.

El contenido de metales pesados fue determinado en el Laboratorio de Qumica de la

Universidad Nacional de Piura, utilizando el mtodo instrumental de Espectrofotometra de

Absorcin Atmica. Los resultados obtenidos se compararon con los lmites mximospermisibles dados por los organismos internacionales. Las muestras analizadas dieron como

resultado niveles bajos de concentracin de estos metales. Sin embargo se debe tener en

cuenta que cuando se habla de metales pesados las pequeas cantidades pueden ser

consideradas como peligrosas, dada la bioacumulabilidad de los mismos sobretodo si hablamos

de los metales pesados txicos como el plomo, arsnico y cadmio.

Palabras Claves: metales pesados, sistemas captadores, bioacumulabilidad.

ABSTRACT

The population of the city of Piura consumed fruit products as part of your daily diet.

Therefore it was necessary to evaluate the concentration of some heavy metals (arsenic,

cadmium, chromium, mercury, lead, etc.) At the fruits of consumption, since

plants are collectors of these metal systems.


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Small amounts of heavy metals especially in plants, which are absorbed through roots or by foliar

from the environment (soil, air, water) can be regarded as dangerous.

The content of heavy metals was determined in the Laboratory of Chemistry, National University

of Piura, using the instrumental method of atomic absorption spectrophotometry. The results

were compared with the maximum permissible limits given by international agencies. Thesamples resulted in low concentrations of these metals. However, it should be noted that when

talking about small quantities heavy metals can be considered as dangerous, given the

bioaccumulability of them especially if we talk about toxic heavy metals like lead, arsenic and

cadmium.

Keywords: heavy metals, sensors systems, bioaccumulative

INTRODUCCIN

Los metales pesados han venido

siendo usados, sobre todo en los ltimos

100 aos, de una manera excesiva para

mltiples usos de todo tipo; este incremento

se ha visto evidenciado en aumentos en la

composicin basal de estos elementosdentro de la naturaleza.

Mucho se ha hablado de la

bioacumulabilidad de los metales pesados

sobretodo dentro de las plantas, las cuales

los absorben va races o va foliar

procedente del medio ambiente (suelo, aire,

agua).

Las plantas ms expuestas

indudablemente son las que poseen una

rea foliar muy amplia y aquellas de tallo

corto, como es el caso de las hortalizas, las

cuales no alcanzan ni el metro de altura lo

que las hace ms susceptibles a la

absorcin de estos elementos procedentes

del suelo.

Muchas de las hortalizas

producidas (por no decir la totalidad) sondestinadas para el consumo humano ya sea

de forma cruda o cocida y no se conoce los

noveles reales de contaminantes sobretodo

del tipo metales pesados que podramos

estar ingiriendo con este tipo de alimento.

Por ende el presente trabajo

pretende despejar toda duda a cerca de

este hecho de all que se justifique su

ejecucin.

Fuentes de Metales Pesados:

- En la Agricultura.


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La agricultura constituye una muy

importante fuente no puntual de metales,

contribuyen significativamente a su

concentracin en los suelos en muchas

partes del mundo en especial en regionesde agricultura extensiva. Las ms

importantes fuentes relacionadas con la

agricultura se encuentran en la siguiente

figura.

FIGURA N 1: FUENTES DE METALES PESADOSRELACIONADAS CON LA AGRICULTURA

FUENTES AGRICOLAS DE

METALES PESADOS

Impurezas en fertilizantes (Cd, Cr, Mo, Pb, Zn)

Lodos de aguas residuales (Cd, Ni, Cu, Pb, Zn y otros )

Estiercol (Cu, As, Zn)

Compost derivado de Basura (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn)

Desecantes (As)

Pesticidas (Cu, As, Hg, Pb, Mn, Zn)

Preservantes de madera (As, Cu, Cr)

Corrosin de objetos metalicos (Zn, Cd)

Fuente: Alloway B.J. (1995)

Los cultivos en nuestro pas utilizan

regularmente fertilizantes y/o guano

(excremento de animales como: cabra,vaca, aves) y en pocos casos se usa el

compost (derivado de desechos vegetales)

en el manejo de los mismos. Estos insumos

agrcolas pueden ser fuentes potenciales de

metales en cantidades apreciables. Se debe

considerar aquellos insumos que acidifican

el suelo, como por ejemplo los

superfosfatos, ya que esto facilita la

movilidad y bioviabilidad de los metales

pesados.

- Lodos de aguas residuales

Estos lodos son el resultado del

tratamiento de aguas residuales, ya sean

domestica e industriales, y que se extraen

de las lagunas de estabilizacin. Estos

lodos se producen en grandes cantidades

por todo el mundo.

Estos lodos dada su procedencia,materia orgnica, son ricos en nutrientes

para la planta, pero se han determinado en

diferentes partes del mundo que contienen

metales pesados en cantidades

considerables.

CUADRO N 1 : RANGOS TIPICOS DECONCENTRACION DE METALESPESADOS EN LODOS DE AGUAS

RESIDUALESMETAL MINIMO(*) MAXIMO(*)

LMP(**)UE USA

Ag 1 960 ---- ----As 3 30 ---- ----Cd < 1 3410 20 40 85Co 1 260 ---- ----Cr 8 40600 600 3000Cu 50 8000 1000

17504300

Hg 0.1 55 16 25 57Mn 60 3900 ---- ----Mo 1 40 ---- ----Ni 6 5300 300 400 420Pb 29 3600 750

1200840

Sb 3 44 ---- ----Se 1 10 ---- ----Zn 91 49000 2500

40007500

(*) Valores mximos y mnimosencontrados en diferentes estudios en el mundo

(**) Limites mximos permisibles en laUnin Europea y Estados Unidos

Fuente: Alloway B.J. et. al. (1995)Elaborado por: Alloway B.J. et. al. (1995)El problema de los metales en las

aguas residuales deriva de la no separacin

de las aguas residuales domsticas y de las

aguas residuales industriales, por lo que

esta agua se sobrecargan de estos

componentes sobretodo donde existen


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industrias generadoras de este tipo de

contaminantes.

- Quema de combustibles fsiles

En general, la quema de

combustibles fsiles resulta en ladeposicin de un amplio rango de metales

pesados, los cuales pueden incluir. Pb, Cd,

Cr, Zn, As, Sb, Se, Ba, Cu, Mn y V, sobre

una amplia rea. No todos estos elementos

estn en concentraciones significativas en

los combustibles fsiles. Los metales

contenidos en el petrleo y sus derivados

son emitidos al medio ambiente durante la

combustin en forma de partculas

aerotransportadas o acumuladas en las

cenizas, las cuales pueden migrar y

contaminar suelo o agua, o pueden ser

lixiviadas in situ. (Alloway B.J. 1995)

La combustin de gasolinas quecontienen aditivos de plomo han sido las

fuentes ms importantes de metales en el

medio ambiente, segn Albert (1999) ms

del 50 % de la produccin mundial de plomo

es utilizada en la industria automotriz (para

la fabricacin de bateras) y la produccin

de compuestos antidetonantes derivados

del tetra etilo.

Capacidad de Retencin de Metales

Pesados en el Suelo.

Los metales pueden llegar a la

planta ya sea del suelo, del agua de riego o

del aire. La planta tiene bsicamente dos

vas de comunicacin con el medio

ambiente la primera y la de mayor

importancia, dado que es por esta que la

planta recibe la mayor parte de los

nutrientes necesarios para su desarrollo, esel suelo. En segundo lugar se encuentra la

atmsfera, que es por donde recibe algunos

nutrientes, la radiacin solar, etc.

La planta se comunica con el suelo

a travs de la raz, especficamente por una

capa superficial llamada rizosfera (1 2

mm), que es una parte muy activa desde el

punto de vista biolgico. Es a travs de esta

capa que la planta absorbe tanto los

nutrientes como los contaminantes que se

encuentran disponibles en la solucin del

suelo.

La comunicacin de la planta con la

atmsfera se realiza mediante las hojas,

exactamente a travs de las estomas, queson diminutos conductos por los que se

realiza un intercambio tanto de la planta

hacia la atmsfera como de la atmsfera

hacia la planta.

Con respecto a la relacin suelo

agrcola planta metales pesados, es

importante conocer que es en la primera

capa del suelo, la capa arable (topsoil o

tambin llamado Horizonte Ap) la de inters

en el caso del estudio de la relacin suelo

planta en general, debido a que es en esta

capa donde se encuentran la mayor

proporcin de la masa total de la raz de las


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plantas, que como se dijo anteriormente, es

por donde estos dos elementos se

intercomunican.

Por otro lado en la solucin del suelo

se pueden encontrar elementos de todo tiporelacionados con las necesidades de la

planta, es as que encontramos: nutrientes

mayores, nutrientes menores, esenciales

para algunas especies (los tres tipos son los

esenciales) y elementos no esenciales o

potencialmente txicos.

El cobre y el zinc son elementos

esenciales para la planta (nutrientes

menores), mientras que el cadmio, plomo y

arsnico son elementos no esenciales y

potencialmente txicos.

Los factores que son los que

afectan las cantidades de metales

absorbidos por las plantas son: la

concentracin y tipo de metal que seencuentra en la solucin del suelo, el

transporte desde la superficie de la raz

hasta la raz misma (a travs de la rizosfera)

y su translocacin de la raz a los brotes de

la planta. La absorcin de los metales

pesados por la planta puede ser pasiva o

activa o la combinacin de ambas. La

pasiva (no metablica) involucra difusin de

iones de la solucin del suelo hacia la

endodermis de la raz. La activa tiene lugar

en contra del gradiente de concentracin

por lo que requiere energa metablica y

puede por lo tanto ser inhibida por toxinas.

Evidentemente dadas las

condiciones de dispersin de los metales

existirn diferentes coeficientes de

transferencia del suelo hacia la planta, pero

en general en el Cuadro N 2 se muestranrangos de coeficientes de transferencia

para algunos de los metales pesados.

CUADRO N 2 : COEFICIENTES DE TRANSFERENCIA DEMETALES PESADOS DEL SUELO A LA PLANTA

ELEMENTOCOEFICIENTE DE

TRANSFERENCIA SUELO -PLANTA

Cd 1 10Co 0.01 0.1Cr 0.01 0.1

Cu 0.1

10Hg 0.01 0.1Ni 0.1 1.0Pb 0.01 0.1Tl 1 10Zn 1 10As 0.01 0.1Be 0.01 0.1Se 0.1 10Sn 0.01 0.1

Fuente: Alloway B.J (1995)

Niveles Mximos Permisibles de MetalesPesados en Frutas de Consumo Masivo

En la legislacin para el contenidode metales pesados en frutas, se han

encontrado niveles mximos de estos

metales que servirn como referencia para

el estudio.

CUADRO N 3: VALORES MAXIMOS DE METALES PESADOSPARA PULPA DE FRUTAS

COMPUESTO VALOR MAXIMO

(ppm)Arsnico 0.1Plomo 0.2Cobre 5.0Zinc 5.0

Fierro 5.0Estao 1.0

Mercurio 0.01Cadmio 0.02

Fuente: AIJN, 1996


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II.- DESCRIPCIN DEL AREA DEESTUDIO

2.1.- UBICACION DEL AREA DE ESTUDIOEl estudio se encuentra centrado en

la ciudad de Piura, especficamente en las

frutas comercializadas en el Mercado

Central de Abastos de Piura, Ubicada en las

intersecciones de las calles Sullana y

Mlaga de Piura. En este mercado se

concentra la comercializacin de frutas,

hortaliza, cereales, etc.

MATERIALES Y METODOS

MUESTREO Y PREPARACION DE

MUESTRAS.

El muestreo se realiz directamente

en el mercado mayorista, ubicado en la

parte posterior del Mercado Modelo de

Piura. Se tomaran muestras de las 10

principales frutas (las ms comercializadas).

El muestreo fue completamente al aleatorio.

Fueron 5 las muestras tomadas y el

resultado final es el promedio de estas.

Las frutas muestreadas fueron:

CUADRO N 4 : FRUTAS ANALIZADAS

FRUTAS TIPO PROCEDENCIA

Platano Fruto Chulucanas

Mango Fruto Chulucanas

Papaya Fruto Sullana

Manzana Fruto Lima

Naranja Fruto Sullana-Lima

Fresa Fruto Trujillo

Palta Fruto Morropon-

Chulucanas

Lima Fruto TrujilloCiruela Fruto Piura

Sandia Fruto Trujillo

Fuente: Elaboracin Propia

Las muestras fueron lavadas con

agua potable para disponerlas tal cual se

consumen. Luego se secaron a 60 C y se

pulverizaron para ser llevadas al anlisis de

metales pesados.

EQUIPOS Y MATERIALES

Equipos de Laboratorio

- Espectrofotmetro de absorcin

atmica.

-

Balanza Analtica.- Mufla.

- Bomba de Vaco

- Compresora de aire.

- Extractor de gases.

Material de Laboratorio

- Matraz Kitasato.

- Desecador.

- Matraces aforados de 100, 250 500

y 1000ml de capacidad.

- Embudo Buchner.

- Matraces Erlenmeyer de 100,250,

500 ml de capacidad.


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- Pipetas volumtricas de 1, 5 y 10

ml.

- Picetas.

Reactivos

- Agua destilada.

- cido clorhdrico y cido sulfrico

concentrados.

- Patrones de plomo, zinc, arsnico,

cromo y cadmio de 1000 ppm.

- Acetileno.

Protocolo de Mtodos de Anlisis de

Contenido de Metales Pesados

El contenido de metales pesados

ser determinado utilizando un mtodo

instrumental, el de espectrofotometra de

absorcin atmica, el cual ser aplicado en

laboratorio de Qumica de la Universidad

Nacional de Piura. El Equipo utilizado fue:

Elmer PerkinsAnalyst 100.

RESULTADOS Y DISCUSIN

RESULTADOS

Los resultados que aparecen en el

cuadro siguiente estn dados en unidades

de mg/kg (ppm).

CUADRO N 5 : RESULTADOS DEL CONTENIDO METALICO

FRUTAS

RESULTADO

(mg/Kg)

Pb Zn Cu Cd As

Pltano 0.09 1.00 0.000 0.000 0.000

Mango 0.087 1.50 0.000 0.000 0.000

Papaya 0.09 2.00 0.630 0.000 0.200

Manzana 0.10 2.40 0.600 0.000 0.050

Naranja 0.10 2.37 0.000 0.000 0.000

Fresa 0.20 3.50 0.300 0.000 0.000

Palta 0.18 2.90 0.319 0.000 0.000

Lima 0.12 1.50 0.000 0.065 0.000

Ciruela 0.20 2.50 1.080 0.023 0.000Sandia 0.09 0.7 0.000 0.000 0.000

Fuente: Elaboracin Propia

DISCUCIONES FINALES

En lneas generales el contenido de

plomo en las 10 frutas analizadas es bajo,

siendo la fresa, la palta y la lima los de

mayor nivel.

El caso del cobre y el Zinc no cobra

mayor importancia debido a dos situaciones

a considerar: la primera es que los niveles

son bajos, en la mayora de caso se

encuentra por debajo de los 5 ppm. Adems

estos dos metales son micronutrientes por

lo que son necesarios en nuestra dieta.

Los niveles de cadmio fueron

insignificantes en la mayora de muestras

analizadas, por lo que es evidencia para

descartar los fertilizantes como fuente de

contaminacin, dado que la mayora de

fertilizantes (sobretodo los fosforados)

contienen grandes cantidades de este

metal.

El caso del arsnico es mas o

menos similar al anterior. Evidentemente

que estos datos referidos al arsnico no


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muestran uniformidad alguna por lo que

solo sern tomados como datos

referenciales.

En el caso del contenido de plomo,los cuales los niveles no son altos para el

caso de todas las frutas analizadas. Las

posibles fuentes que se barajan a groso

modo serian en primer lugar el plomo

procedente de la combustin de las

gasolinas (sobretodo la de 84 octanos) de

los automviles que se pueden dispersar a

grandes distancias debido a los vientos por

ejemplo y pueden precipitar al suelo y sobre

las plantas directamente mediante

mecanismos de gravedad o por accin de

las lluvias. La otra posible fuente sera el

supuesto riego con aguas servidas.

De debe tener en cuenta quecuando se habla de metales pesados las

pequeas cantidades pueden ser

consideradas como peligrosa, dada la

bioacumulabilidad de los mismos sobretodo

si hablamos de los metales pesados txicos

como el plomo, arsnico y cadmio.

Para definir las fuentes de estos

metales ser necesario realizar un estudio

exhaustivo en las zonas de produccin de

frutas, es decir en la ciudad de Piura,

Trujillo, Lambayeque y Lima para definir

ciertas variables que permitiran esclarecer

el presente estudio.

Conclusiones

1. Los niveles de cobre y zinc no sonde consideracin, teniendo en

cuenta su calidad de

micronutrientes necesarios en la

dieta humana.

2. Para el caso del contenido en

arsnico no se puede llegar a una

conclusin fehaciente dada la

heterogeneidad de los resultados.

3. El contenido de cadmio fue bajo

para la totalidad de las muestras,

por lo que no hay contaminacin

por este metal en las frutas

analizadas.

4. El plomo no muestra contenidos

metlicos altos para las muestras

de las frutas analizadas, pero esto

no quiere decir que su

bioacumulacin no genere un

peligro real para los seres humanos

que las ingieren.

Recomendaciones

1. Se debe verificar directamente en

las zonas productoras si

efectivamente las frutas se riegas


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con aguas servidas, ya sean crudas

o semitratadas y verificar la calidad

en contenido de metales pesados

de las mismas.

2. Realizar un estudio complementario

de mayor complejidad, que incluya

un anlisis de metales pesados en

los elementos medioambientales

(suelo, aire y agua) en las zonas de

produccin, as como un estudio de

dispersin de los contaminantes

metlicos de tipo dinmico en el

tiempo.

3. No se deber subestimar el niveles

reducidos de metales pesados

txicos, debido a los fenmenos de

bioacumulacin y biomagnificacin

de los mismos.

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Piura.

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