Impacto ambiental de la contaminación por metales y metaloides tóxicos en un río tropical impactado por la minería de oro en la región Pacífica, Colombia

El mercurio (Hg) y el arsénico (As) son dos elementos no esenciales de preocupación mundial, debido a su toxicidad y efectos en el ambiente y la salud humana. El metilmercurio (MeHg) por ejemplo, es la especie de Hg orgánico más tóxica catalogada como una potente neurotoxina capaz de imponer efectos...

Full description

Autores:: Córdoba Tovar, Leonomir

Tipo de recurso:: Doctoral thesis

Fecha de publicación:: 2023

Institución:: Pontificia Universidad Javeriana

Repositorio:: Repositorio Universidad Javeriana

Idioma:: spa

Description
Summary:	El mercurio (Hg) y el arsénico (As) son dos elementos no esenciales de preocupación mundial, debido a su toxicidad y efectos en el ambiente y la salud humana. El metilmercurio (MeHg) por ejemplo, es la especie de Hg orgánico más tóxica catalogada como una potente neurotoxina capaz de imponer efectos irreversibles en los organismos. Además, es la especie más común presente en los ambientes acuático. Otros elementos como el selenio (Se) a pesar de ser esencial para los organismos, en altas dosis también puede provocar efectos tóxicos. Adicionalmente, se ha informado que este metaloide puede ejercer un efecto antagónico contra el Hg. Todos estos elementos se encuentran de forma natural en el ambiente y sus concentraciones no representan un riego en sí mismas. Sin embargo, el ciclo natural de los elementos químicos presentes en la corteza terrestre, se ha visto fuertemente afectado por factores antropogénicos incluyendo actividades industriales, minería, agricultura y deforestación, facilitando la liberación de grandes cantidades de metales y metaloides tóxicos al ambiente. Una vez se liberan al ambiente pueden llegar a las fuentes hídrica y quedar atrapados en la columna de agua, en los sedimentos y luego ser bioacumulado por organismos acuáticos principalmente peces. Además, pueden biomagnificarse a través de la cadena alimentaria y afectar a los humanos. En esta tesis nos planteamos como propósito evaluar la contaminación por Hg, As y Se de origen antropogénico y los efectos tóxicos inducidos en ambientes acuáticos. A través de una revisión amplia de la literatura disponible, en un primer capítulo nos ocupamos de investigar sobre los factores impulsores de la biomagnificación del Hg, As y Se en sistemas acuáticos y los efectos en la vida silvestre. También recogimos evidencias de la acción antagónica del Se hacia el Hg. En este capítulo informamos que el Hg tiene mayor potencial de biomagnificación a diferencia del As y Se. La pendiente del aumento trófico del Hg es consistente entre los diferentes ambientes acuáticos a saber, templados (0.20), tropicales (0.22) y árticos (0.22). Además de la biología y la fisiología de los organismos, la biomagnificación del Hg, As y Se depende en gran medida de factores ambientales (p. ej., latitud, temperatura y características fisicoquímicas del entorno) y ecológicos (p. ej., composición de la estructura trófica y zona de alimentación de los organismos). Existen evidencias en donde él Se ejerce un papel mitigador contra la toxicidad de Hg, pero se desconocen las concentraciones máximas y mínimas deseadas para que este metaloide pueda activar su acción neutralizadora. En el segundo capítulo analizamos contenidos de Hg, MeHg y As en muestras de agua, sedimentos y peces recogidas en ciénagas en la cuenca de Río Atrato. Las concentraciones medias de Hg, MeHg y As en peces fueron 195.0 μg/kg, 175.5 y 30.0 μg/kg, respectivamente. Además, el mayor porcentaje de MeHg (89,7) se observó en las especies de mayor consumo, sugiriendo riesgo para la salud para las comunidades ribereñas. En sedimentos Hg (165.5 μg/kg), MeHg (13.8 μg/kg) y As (3.1 μg/kg), y en agua Hg (154.7 ng/L) y As (2.1 ng/L). El 38% del total (n=205) de muestras de pescados mostraron concentraciones de Hg por arriba del límite de concentraciones para la protección de la población fijado en 200 μg/kg, y el 10% superó el límite para consumo humano establecido en 500 μg/kg. Al contrario, las concentraciones de As en pescado estuvieron por debajo del límite de 1000 μg/kg. En agua el Hg excedió las concentraciones de efecto umbral (12 ng/L), mientras que las concentraciones de As estuvieron por debajo de su valor de efecto umbral (10,00 ng/L). De acuerdo con las alteraciones nucleares en peces, la especie Prochilodus magdalenae mostró mayor respuesta a las categorías de daños genotóxicos evaluadas, células con brotes nucleares (CBN, CNB, 3.7 ± 5.4%), micronúcleos (MN, 1.6 ± 2.5%), células binucleadas (BC, 1.6 ± 2.3%). En el tercer y último capítulo evaluamos el riesgo ecológico y para la salud humana derivado por la exposición a sedimentos contaminados en la cuenca del Río Atrato. Los niveles de Hg en los sedimentos estuvieron en un rango de 0.09 - 0.23 mg/kg, y 0.59 - 2.68 mg/kg para As. A partir de las concentraciones de Hg y As empleamos diferentes índices de riesgo ecológicos a saber, por sus siglas en inglés: CF (factor de contaminación) y PLI (índice de carga de contaminante). También usamos el PERI (índice de riesgo ecológico potencial) y el Igeo (índice de geoacumulación). El HI (índices de peligrosidad) y el TLCR (riesgo de cáncer total de por vida) fueron usados para la evaluar el riesgo no carcinogénico y carcinogénico, respectivamente. De acuerdo con el CF, la mayoría de los sedimentos estaban moderadamente contaminados con Hg y As en todas las estaciones de muestreo. El Igeo también sugirió un nivel de contaminación moderada para Hg y baja para As, esta última con tendencia creciente. Por el contrario, el PLI reveló un deterioro progresivo en una de las estaciones de muestreo (estación B). Cuando comparamos las concentraciones de Hg con las concentraciones de efecto límite o efecto umbral (TEC) establecidas en 0.18 mg/kg, encontramos que en las estaciones A (0.23 Hg mg/kg) y C (0.20 Hg mg/kg) estas fueron superiores a TEC, indicando un riesgo tóxico para biota acuática, mientras que las concentraciones de As fueron inferiores a TEC indicando bajo riesgo para la biota. El PERI detectó un riesgo moderado en las estaciones D y E, y un riesgo alto para las estaciones A, B y C. Los valores de HI fueron mayores a 1, sugiriendo alta probabilidad de ocurrencia de efectos adversos no cancerígeno situado particularmente en los niños. Por el contrario, todos los valores para TLCR se situaron en el rango de riesgo aceptable de 1 x 10 - 6 y 1 x 10 – 4, indicando riesgo de cáncer poco significativo. Sin embargo, la ingestión oral y la inhalación se identificaron como las dos rutas principales de preocupación. De manera general, en esta tesis concluimos que la contaminación química antropogénica ejerce una presión silenciosa sobre los organismos. Además, afecta considerablemente ecosistemas enteros, poniendo en riesgo la biodiversidad y el bienestar humano. La conservación de la fauna acuática principalmente los organismos depredadores, se encuentran comprometida por la presencia de sustancia altamente tóxicas entre ellas el Hg y As. La biomagnificación de contaminantes tóxicos se constituye como una variable critica a incluir en las políticas de gestión ambiental, orientadas hacia la evaluación de impacto ambiental y monitoreo continuo de la contaminación en ambientes acuáticos principalmente. La contaminación por Hg y As de origen humana en el área de estudio es evidente, lo cual podría comprometer la biodiversidad local y la salud de las personas. En ese sentido, los resultados presentados en esta tesis deberían servir de insumos para reforzar las políticas de gestión ambiental a escala global y local. Esperamos también que estos resultados alienten a investigadores de la zona especialmente, a realizar estudios que se ocupen por evaluar a mayor profundidad los efectos que impone la contaminación por metales y metaloides tóxicos en la biodiversidad de la región.

Impacto ambiental de la contaminación por metales y metaloides tóxicos en un río tropical impactado por la minería de oro en la región Pacífica, Colombia

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