Índices de contaminación de metales pesados y su relación con variables fisicoquímicas en el caribe colombiano

Los océanos y mares del mundo se han vuelto el depósito de una gran cantidad de contaminantes, entre ellos los metales pesados, elementos que al ser persistentes pueden acumularse y permanecer con el tiempo tanto en el medio marino como en los tejidos de los organismos (Martínez, 2002). A pesar de tener una importancia biológica cómo oligoelementos, algunos de ellos pueden llegar a ser tóxicos (Campos, 1990). Los metales pesados se definen como elementos químicos de densidad, masa y peso atómico que pueden llegar a ser tóxicos en concentraciones altas. Algunos de estos elementos son: aluminio (Al), bario (Ba), berilio (Be), cobalto (Co), cobre (Cu), estaño (Sn), hierro (Fe), manganeso (Mn), arsénico (As), cromo (Cr), molibdeno (Mo), níquel (Ni), plata (Ag), selenio (Se), talio (Tl), vanadio (Va), oro (Au) y zinc (Zn) (Franco et al., 2016); siendo potencialmente tóxicos el mercurio (Hg), plomo (Pb) y cadmio (Cd) (Vélez y Botello, 1992). Los procesos de bioacumulación y biomagnificación generan alteraciones metabólicas y genéticas en diferentes especies, incluido el ser humano (Argumedo y Viloria, 2015). Es importante considerar qué los seres vivos requieren algunos de estos metales para varias funciones biológicas, pero en las concentraciones adecuadas, ya que una escasa o excesiva concentración pueden alterar procesos bioquímicos y fisiológicos en el organismo por sus características químicas, concentraciones en las que pueden presentarse, el tipo de compuesto o metabolito que pueden formar (p. ej. metilmercurio) (Franco et al., 2016). La contaminación por metales pesados es una de las formas más peligrosas de contaminación para el ambiente, la mayoría de los metales pesados se encuentran en concentraciones de tipo µg/L o incluso menores, siendo el aporte continental la principal entrada a la zona costera (Vélez y Botello, 1992). Se ha confirmado qué la tasa de ingreso de Pb al ambiente marino se ha incrementado severamente en los últimos 50 años, principalmente por el uso del tetraetilo de plomo cómo aditivo de combustibles (Vélez y Botello, 1992). Por lo general, los metales pesados forman parte de los elementos constituyentes del agua de mar y se originan por procesos naturales tales como el vulcanismo, el hidrotermalismo o la erosión de las rocas. Durante los ciclos biogeoquímicos estos se pueden interrelacionar con los desechos y el material sedimentario proveniente de las actividades humanas, que en muchos casos exceden a la movilización natural (Fernández, 2007). Son relevantes los aportes de metales continentales o resultado de actividades antrópicas cómo la petrolera, agrícola, industrial, urbana y sanitaria que pueden aumentar las concentraciones de estos contaminantes a niveles tóxicos (Vélez y Botello, 1992). Una vez han ingresado a la zona marina, es posible que se acumulen principalmente en los sedimentos, el agua intersticial, el material suspendido y el agua superficial (Campos, 1990). Estos contaminantes posiblemente se combinen con compuestos orgánicos persistentes presentes en la zona y aumenten su biodisponibilidad, posibilitando su ingreso a las diferentes redes tróficas (Vélez y Botello, 1992). Los sedimentos de un sistema acuático son excelentes indicadores del grado de contaminación, dado que reflejan la calidad ambiental del agua y variaciones temporales de ciertos parámetros hidrológicos y químicos. Son importantes en la identificación, monitoreo y distribución de metales traza, debido a que son fijados en los sedimentos por acción de las arcillas, óxidos hidratados, carbonatos y materia orgánica (Azevedo, 1988). Los análisis granulométricos y geoquímicos de los sedimentos marinos se realizan con el objetivo de determinar su calidad ambiental y establecer las zonas de enriquecimiento de metales contaminantes y sus variaciones temporales (Pineda, 2009). Los sedimentos guardan una relación en la concentración del metal con el tamaño de la partícula y cantidad de materia orgánica sedimentaria, alterando el equilibrio ecológico y biogeoquímico del ecosistema (López et al., 2014). Las principales fracciones texturales que predominan en los sedimentos superficiales corresponden a: fango, limo, arena muy fina a fina y grava (Pineda, 2009), siendo uno de los principales factores que aumentan el área de absorción de estos elementos con un menor tamaño de grano, con la mayor concentración de materia orgánica y metales en la fracción arcilla (< 2 μm) y limo (2-63 μm) (Salomons y Förstner, 1984). Los sedimentos finos y gruesos se encuentran mezclados en proporciones variables dependiendo de la hidrodinámica del ambiente (Ip et al., 2007). El sistema acuoso regula las tasas de adsorción y de absorción en el sistema de la columna de agua y el sedimento, la adsorción remueve el metal de la columna de agua y luego este puede ser incorporado nuevamente. La salinidad, potencial redox y otros procesos regulan las concentraciones y formas químicas de los metales en el ambiente (Cogua et al., 2012).

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The world's oceans and seas have become the reservoir of a large number of pollutants, including heavy metals, elements that, being persistent, can accumulate and remain over time both in the marine environment and in the tissues of organisms (Martínez , 2002). Despite having biological importance as trace elements, some of them can become toxic (Campos, 1990). Heavy metals are defined as chemical elements of density, mass, and atomic weight that can become toxic in high concentrations. Some of these elements are: aluminum (Al), barium (Ba), beryllium (Be), cobalt (Co), copper (Cu), tin (Sn), iron (Fe), manganese (Mn), arsenic (As) , chromium (Cr), molybdenum (Mo), nickel (Ni), silver (Ag), selenium (Se), thallium (Tl), vanadium (Va), gold (Au) and zinc (Zn) (Franco et al. , 2016); mercury (Hg), lead (Pb) and cadmium (Cd) being potentially toxic (Vélez and Botello, 1992). Bioaccumulation and biomagnification processes generate metabolic and genetic alterations in different species, including humans (Argumedo and Viloria, 2015). It is important to consider that living beings require some of these metals for various biological functions, but in adequate concentrations, since a low or excessive concentration can alter biochemical and physiological processes in the organism due to their chemical characteristics, concentrations in which they can occur , the type of compound or metabolite that they can form (eg methylmercury) (Franco et al., 2016). Contamination by heavy metals is one of the most dangerous forms of contamination for the environment, most of the heavy metals are found in concentrations of the µg/L type or even lower, with the continental contribution being the main entrance to the coastal zone (Vélez and Botello, 1992). It has been confirmed that the rate of entry of Pb into the marine environment has increased severely in the last 50 years, mainly due to the use of tetraethyl lead as a fuel additive (Vélez and Botello, 1992). In general, heavy metals are part of the constituent elements of seawater and originate from natural processes such as volcanism, hydrothermalism or rock erosion. During biogeochemical cycles, these can be interrelated with waste and sedimentary material from human activities, which in many cases exceed natural mobilization (Fernández, 2007). The contributions of continental metals or the result of anthropic activities such as oil, agricultural, industrial, urban and sanitary activities that can increase the concentrations of these pollutants to toxic levels are relevant (Vélez and Botello, 1992). Once they have entered the marine zone, it is possible that they accumulate mainly in sediments, pore water, suspended material and surface water (Campos, 1990). These contaminants possibly combine with persistent organic compounds present in the area and increase their bioavailability, making it possible for them to enter different food webs (Vélez and Botello, 1992). The sediments of an aquatic system are excellent indicators of the degree of contamination, since they reflect the environmental quality of the water and temporary variations of certain hydrological and chemical parameters. They are important in the identification, monitoring and distribution of trace metals, since they are fixed in the sediments by the action of clays, hydrated oxides, carbonates and organic matter (Azevedo, 1988). The granulometric and geochemical analyzes of marine sediments are carried out with the aim of determining their environmental quality and establishing the enrichment zones of polluting metals and their temporal variations (Pineda, 2009). The sediments keep a relationship in the concentration of the metal with the size of the particle and amount of sedimentary organic matter, altering the ecological and biogeochemical balance of the ecosystem (López et al., 2014). The main textural fractions that predominate in surface sediments correspond to: mud, silt, very fine to fine sand and gravel (Pineda, 2009), being one of the main factors that increase the absorption area of these elements with a smaller size of grain, with the highest concentration of organic matter and metals in the clay (< 2 μm) and silt (2-63 μm) fractions (Salomons and Förstner, 1984). Fine and coarse sediments are mixed in variable proportions depending on the hydrodynamics of the environment (Ip et al., 2007). The aqueous system regulates the adsorption and absorption rates in the water column system and the sediment, the adsorption removes the metal from the water column and then it can be incorporated again. Salinity, redox potential and other processes regulate the concentrations and chemical forms of metals in the environment (Cogua et al., 2012).