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Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal
CONCENTRACIÓN TOTAL Y ESPECIACIÓN DE METALES PESADOS EN BIOSÓLIDOS DE
ORIGEN URBANO
Eduardo GONZÁLEZ FLORES
1
, Mario Alberto TORNERO CAMPANTE
2,3
,
Yolanda ÁNGELES CRUZ
1
y Noemí BONILLA Y FERNÁNDEZ
3
1
Laboratorio de Ingeniería Ambiental - Instituto Tecnológico de Puebla. Avenida Tecnológico No. 420 Puebla,
Pue., México. C.P. 72220. Correo electrónico: egonz1962@yahoo.com.mx
2
Colegio de Postgraduados - Campus Puebla. km 125.5 Carretera Federal México-Puebla, Santiago Momoxpan,
San Pedro Cholula, Pue., México, C.P. 72760
3
Departamento de Agroecología y Ambiente, Instituto de Ciencias - Benemérita Universidad Autónoma de
Puebla, Av. 14 Sur 6301. Col. Jardines de San Manuel. C.U., C.P. 72570, Puebla, Pue.
(Recibido enero 2007, aceptado agosto 2008)
Palabras clave: concentración total, especiación, metales pesados, biosólidos, extracción secuencial.
RESUMEN
El análisis de metales pesados es una actividad importante cuando se quiere valorar el
potencial riesgo ambiental y de salud asociado con la utilización de biosólidos en suelos
agrícolas. Sin embargo, es ampliamente aceptado que la determinación del contenido
total no da una valoración apropiada del impacto ambiental causado. Por lo tanto, es
necesario realizar estudios de especiación para obtener información más detallada sobre
su biodisponibilidad. Este estudio se llevó a cabo con muestras de lodos residuales
producidos en una planta de tratamiento de aguas residuales ubicada en la ciudad de
Puebla (México). Estos biosólidos son utilizados para
enmendar suelos agrícolas. La
especiación de metales pesados (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb y Zn) se realizó usando un pro-
cedimiento de extracción secuencial. El objetivo fue determinar las concentraciones
en las fracciones biodisponibles. Se obtuvieron las concentraciones totales de metales
pesados por medio de una digestión ácida en sistema cerrado y fueron determinadas
por espectrofotometría de absorción atómica. Las concentraciones totales fueron más
bajas que los niveles máximos permisibles establecidos por la legislación mexicana.
Los metales pesados están asociados principalmente a la fracción mineral y a la materia
orgánica y consecuentemente muestran muy baja biodisponibilidad.
Key words: total concentration, speciation, heavy metals, biosolids, sequential extraction
ABSTRACT
The analysis of heavy metals is a very important task to asses the potential environmen-
tal and health risk associated with biosolids deposition in agricultural soil. However, it
is widely accepted that determination of total concentration of heavy metals does not
give an accurate estimation of the potential environmental impact. So, it is necessary
to apply speciation studies to obtain suitable information about their bioavailability.
This study was carried out on sewage sludge samples collected in a municipal waste-
water treatment plant, located in Puebla City (México). They are used for amendment
Rev. Int. Contam. Ambient. 25 (1) 15-22, 2009
E. González Flores
et al.
16
agricultural soil. The speciation of heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn) was made
using a sequential extraction procedure. The aim was to determine their concentration
in bioavailability fractions. It was got the total concentration of heavy metals using
acid digestion in a closed system and was determined with atomic absorption spec-
trometry. The total concentrations of heavy metals were lower than that established by
Mexican legislation. The heavy metals are mainly associated with the mineral fraction
and organic matter and consequently they show low bioavailability.
INTRODUCCIÓN
El problema de la acumulación de residuos sólidos
generados por las plantas de tratamiento de aguas
residuales es un problema ambiental que cada día
cobra mayor relevancia en México. La NOM-004-
SEMARNAT-2002 (SEMARNAT 2002), establece
en el punto 3.5, que los lodos residuales que han sido
estabilizados por algún proceso se denominan bio-
sólidos. En la ciudad de Puebla, que es la capital del
estado del mismo nombre y que se encuentra ubicado
en la región central de México, existen cuatro plantas
de tratamiento de aguas residuales municipales, de las
cuales sólo dos producen biosólidos con un volumen
anual aproximado de 70,000 m
3
.
Una de las alternativas para la disposición fnal de
los biosólidos es su utilización como mejoradores de
suelos agrícolas, debido a que son una fuente impor-
tante de nutrientes para los cultivos por su contenido
de materia orgánica, macronutrientes como el N, P
y K y algunos micronutrientes como Cu y Zn (Aze-
vedo
et al
. 2003). Los biosólidos producidos en las
dos plantas de tratamiento de aguas residuales de la
ciudad de Puebla son depositados en suelos agríco-
las de comunidades rurales ubicadas en la periferia.
Sin embargo esta práctica puede crear problemas
de contaminación por la presencia de elementos
potencialmente tóxicos presentes en los biosólidos,
los cuales pueden ser movilizados hacia la solución
del suelo, estar en posición de ser absorbidos por las
plantas o ser lixiviados hacia los mantos acuíferos
afectando los suministros de agua potable para los
seres humanos (Álvarez
et al
. 2002). Los metales
pesados pueden ingresar a las redes trófcas por los
mecanismos mencionados y ocasionar en primera
instancia bioacumulación y una posterior biomagni-
fcación a través de los niveles trófcos superiores.
Determinar el contenido total de metales pesados
en biosólidos que son destinados a uso agrícola es
importante por el riesgo existente de que se acumulen
en el suelo. Sin embargo la concentración total del
metal se encuentra repartida en distintas fracciones
o especies químicas. Por lo tanto la medición del
contenido total es un criterio insufciente para evaluar
el verdadero riesgo, debido a que la movilidad de
los metales pesados y su biodisponibilidad para las
plantas depende de la especie química en la que se
encuentren asociados (Scancar
et al
. 2000).
La importancia del estudio de las fracciones o
especies químicas en las cuales se encuentran los
metales pesados en los biosólidos, radica en que se
establece su nivel de biodisponibilidad dependiendo
de la estabilidad de cada especie química en condi-
ciones ambientales. Cuando un metal se encuentra
enlazado débilmente a una especie química, su índice
de disponibilidad es alto porque el metal puede ser
solubilizado con ligeros cambios en las condiciones
ambientales del suelo, como una reducción del pH
o del potencial redox (Alloway 1990).
Cuando los metales se encuentran unidos fuer-
temente a la especie química su estabilidad es muy
alta y para que se conviertan a formas solubles se
necesitarían condiciones ambientales muy drásticas,
que normalmente no ocurren en la naturaleza. Si la
mayor concentración de los metales se encuentra en
esta fracción, indica una muy baja biodisponibilidad
y en consecuencia el peligro de toxicidad se reduce.
Esta información sólo es posible obtenerla con un
estudio de especiación (Pérez-Cid
et al
. 1999).
La especiación química ha sido defnida, en Forma
general, como el proceso de identifcación y cuantif
-
cación de las formas químicas de un mismo elemento
en una muestra dada (Hlavay
et al
. 2004). Para realizar
la especiación química, comúnmente se emplea un
procedimiento de extracción, simple o secuencial. En
este trabajo se utilizó la extracción secuencial. En esta
técnica, diferentes extractantes químicos son aplicados
secuencialmente a una misma muestra de biosólidos
y cada etapa muestra condiciones más drásticas de
extracción con respecto a la anterior.
Durante los últimos 25 años se han desarrollado
una gran variedad de métodos de extracción. Algunos
han sido muy utilizados. Sin embargo, el amplio ran-
go de procedimientos usados, hace que los resultados
obtenidos en diferentes estudios sean difícilmente
comparables por las condiciones de operación tan
METALES PESADOS EN BIOSÓLIDOS DE ORIGEN URBANO
17
variables de cada método (Filgueiras
et al
. 2002).
Ante esta problemática, la Comunidad Europea a
través del Community Bureau of Reference (BCR),
que a partir del año 2002 se denomina Standard Mea-
surement and Testing Program (SM&TP), comenzó
un programa para armonizar la metodología usada
en procedimientos de extracción secuencial para
determinar metales pesados en suelos y sedimentos.
Este procedimiento (que se sigue conociendo como
método BCR) ha sido aplicado exitosamente a una
gran variedad de matrices sólidas incluyendo bio-
sólidos. En este estudio se aplicó el procedimiento
de extracción secuencial propuesto por el BCR para
extraer las especies químicas de Cd, Cr, Cu, Ni, Pb
y Zn, a muestras de biosólidos de origen urbano que
son destinados a uso agrícola. El esquema de extrac-
ción secuencial BCR (SES BCR, por sus siglas en
inglés) divide el contenido total del metal en estudio,
presente en una muestra, en tres fracciones, las cua-
les se liberan mediante una secuencia de extracción
en orden de movilidad y peligrosidad decreciente.
Aunque el protocolo de este esquema no contempla
la fracción residual en virtud de que esta es
extre-
madamente estable y que no representa peligro de
movilización de metales pesados, se recomienda
determinarla a efecto de hacer una revisión interna
del método (Rauret
et al
. 2000).
Las tres fracciones, denominadas fracción soluble
en ácido, fracción reducible y fracción oxidable, se
liberan por extracción secuencial en condiciones ope-
rativas bien defnidas utilizando sucesivamente ácido
acético, clorhidrato de hidroxilamina y peróxido de
hidrógeno (Tokalioglu
et al
. 2000).
Las fracciones consideradas en el esquema BCR,
son las siguientes:
Fracción intercambiable. Metales en disolución,
unidos a carbonatos e intercambiables. Se extraen los
metales intercambiables y solubles en medio ácido,
incluyendo los metales adsorbidos. Estos metales son
liberados a través de un intercambio iónico, mediante
un extractante ácido como el ácido acético.
Fracción reducible. Metales ligados a oxihidróxi-
dos de hierro y manganeso. Se liberan los metales
unidos a óxidos de ferro y manganeso, inestables
bajo condiciones reductoras (los óxidos se disuelven
y se liberan las trazas de metal adsorbidas).
Fracción oxidable. Metales unidos a materia orgá-
nica y sulfuros. Degradación de la materia orgánica
bajo condiciones oxidantes, liberando los metales
solubles enlazados a ésta o a sulfuros.
Fracción residual. Metales unidos a minerales
primarios como los silicatos.
El propósito de este trabajo fue determinar las
concentraciones totales de los metales pesados Cd,
Cr, Cu, Ni, Pb y Zn en las muestras de biosólidos,
así como evaluar su mayor o menor biodisponibili-
dad al conocer sus concentraciones en las diferentes
especies químicas establecidas por el procedimiento
de extracción secuencial BCR.
MATERIALES Y MÉTODOS
Las muestras de biosólidos fueron recolectadas en
una planta de tratamiento de aguas residuales muni-
cipales localizada en la ciudad de Puebla en la cual
se estabilizan los lodos residuales por medio de una
digestión anaerobia a una temperatura de 30-40 °C y
con un tiempo de retención de 30 días. Se muestreó
un día por semana, durante 5 semanas consecutivas
entre los meses de noviembre y diciembre y se
tomaron 5 muestras compuestas de biosólidos esta-
bilizados y deshidratados. Las muestras compuestas
se formaron con 5 muestras simples de aproxima-
damente 4 kg cada una, las cuales fueron tomadas
con una diferencia de una hora el día del muestreo,
con lo que se procuró que fueran representativas de
la producción diaria de biosólidos de la planta. Las
muestras compuestas de aproximadamente 20 kg,
fueron colocadas en bolsas de polietileno para su
traslado al laboratorio.
Para homogeneizar las muestras compuestas de
biosólidos de aproximadamente 20 kg, se empleó
el método del cuarteo establecido en la NOM-004-
SEMARNAT-2002 (SEMARNAT 2002) en su anexo
II, punto 2.2. Se aplicó el cuarteo hasta que la mues-
tra tuvo un peso aproximado de 4 kg. Las muestras
se denominaron: 1, 2, 3, 4 y 5, de acuerdo al orden
cronológico en que fueron tomadas.
Las muestras homogéneas de aproximadamente 4
kg de biosólidos, fueron secadas en estufa a tempe-
ratura constante de 105 °C por 24 horas (Pérez-Cid
et al
. 1999). Las muestras secas se pulverizaron en
un mortero y fueron cribadas para obtener muestras
con partículas < 0.420 μm las cuales se guardaron
en recipientes de polietileno a temperatura ambien-
te. Pérez-Cid
et al
. (1996) determinaron que cuanto
más pequeño es el tamaño de partícula, es mayor la
efciencia de la extracción.
La determinación del contenido total de metales
pesados se llevó a cabo por medio de una digestión con
ácido nítrico concentrado (J.T Baker grado analítico)
en sistema cerrado durante una hora a 15 lb pulg
-
2
en
autoclave (All American 25X), según el procedimiento
establecido en el anexo VI, punto 5.3.3 de la NOM-
004-SEMARNAT-2002 (SEMARNAT 2002).
E. González Flores
et al.
18
El procedimiento de extracción secuencial BCR
se aplicó a tres réplicas de cada muestra y a un
blanco, el cual consistió en solución extractante
sin muestra de biosólidos. La secuencia fue la
siguiente:
Fracción intercambiable: 1 g de muestra seca y
cribada, se puso en un tubo de centrífuga de poli-
propileno con 15.2 mL de ácido acético 0.11 M. La
muestra se agitó (agitador horizontal Thermolyne)
durante 16 horas a temperatura ambiente y a 40 rpm.
El extracto se separó del residuo sólido por medio de
centrífuga (Beckman GS-15R) a 2400 rpm durante
20 minutos. El líquido decantado se fltró a través
de papel Whatman No. 40 y se almacenó a 4 °C en
un recipiente de polietileno, hasta su análisis por
espectrofotometría de absorción atómica (Varian
modelo AA1475). Se utilizaron estándares 1000
mg L
-
1
(Merck) de cada elemento y se empleó agua
tridestilada para su preparación. Las condiciones de
operación del equipo se muestran en el
cuadro I
.
El residuo sólido que permanece en el tubo de
centrífuga fue lavado con agua destilada por agitación
durante 15 minutos y centrifugado por 20 minutos a
2400 rpm. El agua de lavado fue desechada. Es im-
portante señalar que todo el material en contacto con
muestras o reactivos fue puesto a remojar en HNO
3
4
M durante 24 horas y enjuagado repetidamente con
agua tridestilada.
Fracción reducible: al residuo limpio de la etapa
anterior se agregó la segunda solución extractante,
15.2 mL de clorhidrato de hidroxilamina (J.T. Baker
grado analítico) 0.5 M (pH = 2 con ácido nítrico
concentrado). Se agitó durante 16 horas a 40 rpm. El
proceso de separación de la solución extractante y el
lavado del residuo se desarrollaron como se describe
en fracción intercambiable. El líquido decantado se
fltró a través de papel Whatman No. 40 y se alma
-
cenó a 4°C en un recipiente de polietileno, hasta su
análisis por espectrofotometría de absorción atómica,
bajo las condiciones ya descritas
Fracción oxidable: al residuo de la etapa anterior
se agregaron 10 mL de peróxido de hidrógeno (J.T.
Baker) en el tubo de centrífuga de polipropileno. Se
puso en digestión por una hora a temperatura am-
biente con el tubo tapado y se mantuvo la digestión
calentándolo a 85°C en un baño de agua durante una
hora. El tapón del tubo de centrífuga se retiró y el
contenido del tubo se redujo por evaporación hasta
aproximadamente un volumen de 1 mL. Se adiciona-
ron nuevamente 10 mL de peróxido de hidrógeno, se
tapó el tubo y la digestión prosiguió a 85°C durante
1 h. Se destapó el tubo y el contenido se redujo por
evaporación hasta un volumen aproximado de 1 mL.
Se agregó la tercera solución extractante, 19 mL de
acetato de amonio (J.T. Baker) 1.0 M (pH 2 con ácido
nítrico concentrado). Se agitó por 16 horas a 40 rpm.
El proceso de separación de la solución extractante
y el lavado del residuo se desarrollaron como se
describe en la fracción intercambiable. El líquido
decantado se fltró a través de papel Whatman No. 40
y se almacenó a 4 °C en un recipiente de polietileno,
hasta su análisis por espectrofotometría de absorción
atómica, bajo las condiciones ya descritas.
El residuo sólido de la tercera etapa del proceso de
extracción fue secado a temperatura ambiente y utili-
zado para determinar la fracción residual, es decir, los
metales que no fueron extraídos en las tres etapas del
procedimiento de extracción secuencial. Se empleó
el método para la determinación del contenido total
de metales pesados en biosólidos establecido por la
NOM-004-SEMARNAT-2002 (SEMARNAT 2002)
en su anexo VI, punto 5.3.3. Como se mencionó
anteriormente esta fracción no se contempla en el
esquema de extracción secuencial utilizado. Sin em-
bargo su determinación muestra la concentración de
metales que se encuentra en la forma más estable y
menos disponible en el suelo y por lo tanto con fnes
de comparación es de gran utilidad.
Se realizó un análisis estadístico de los datos obte-
nidos considerando cada muestreo como tratamiento y
CUADRO I.
CONDICIONES OPERACIONALES EN LA DETERMINACIÓN
DE METALES POR ESPECTROFOTOMETRÍA DE ABSORCIÓN
ATÓMICA DE FLAMA (AIRE – ACETILENO)
Elemento
Longitud de
onda (nm)
Ancho de
banda (nm)
Corriente de
lámpara (mA)
Límites de
detección (mg L
-
1
)
Cd
228.8
0.5
6
0.0015
Cr
357.9
0.2
9
0.006
Cu
324.8
0.5
7
0.003
Ni
232.0
0.2
7
0.01
Pb
217.0
1.0
8
0.01
Zn
193.7
1.0
9
0.008
METALES PESADOS EN BIOSÓLIDOS DE ORIGEN URBANO
19
como variable el metal en sus tres fracciones para de-
terminar si existieron efectos signiFcativos entre estos.
El objetivo fue establecer si el contenido de metales
entre cada muestra indicaba una diferencia estadística-
mente signiFcativa. Se aplicó un análisis de varianza
utilizando un diseño experimental completamente al
azar, con tres repeticiones y el criterio de análisis fue
considerar aquellos metales que aparecieran en por
lo menos cuatro muestras y en dos o más fracciones.
Donde resultó un efecto signiFcativo a tratamientos,
se realizó la comparación múltiple de medias mediante
la prueba de Tukey al nivel de signiFcancia α = 0.05
para determinar la diferencia signiFcativa entre tra
-
tamientos. La herramienta utilizada para el análisis
estadístico fue el programa estadístico SAS.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la
fgura 1
se muestran los valores promedio
obtenidos de las concentraciones totales de Cd, Cr,
Cu, Ni, Pb y Zn y en el
cuadro II
se comparan con
los límites permisibles establecidos en materia de
disposición de lodos residuales o biosólidos, por la
legislación mexicana (NOM-004-SMARNAT-2002),
la correspondiente establecida para la Comunidad
Económica Europea
por el Council of the Euro-
pean Communities (CEC 1986) y la estadounidense
USEPA (1995).
Se observa que, en general, las concentraciones
totales de los metales pesados analizados no rebasan
las concentraciones máximas permitidas por las tres
normatividades. Los metales que presentaron las
concentraciones más altas fueron Cu, Pb y Zn, y las
más bajas estuvieron asociadas con Cd, Cr, y
Ni.
Estos resultados son similares a los encontrados en
estudios llevados a cabo para biosólidos con carac-
terísticas similares (Fuentes
et al
. 2004), es decir
provenientes de una planta de tratamiento de aguas
residuales municipales y digeridos anaeróbicamente
para su estabilización.
Los metales pesados que estuvieron presentes
en todos los tratamientos (muestras) en al menos
dos fracciones fueron: Cd, Cu y Zn. El Ni en los
últimos cuatro tratamientos. El Cr y Pb no tuvieron
presencia en las diferentes muestras de acuerdo al
criterio establecido. El Cu y Ni se presentaron en
las fracciones intercambiable, reducible y oxidable.
El Cd en las fracciones reducible y oxidable y el
Zn en sus formas intercambiable y reducible. El
análisis de varianza se le realizó a las variables Cd,
Cu, Ni y Zn.
En el
cuadro III
se presentan de forma general,
los promedios de las concentraciones de cada metal
en las 5 muestras y como están distribuidos en las 4
fracciones determinadas (las fracciones intercambia-
ble, reducible y oxidable establecidas por el método
BCR y la fracción residual incorporada con Fnes
comparativos).
4.4
16.7
173.4
49.7
170.9
234.9
0
50
100
150
200
250
mg Kg
-1
Cd
Cr
Cu
Ni
Pb
Zn
Fig. 1.
Concentración total de metales pesados en las muestras
de biosólidos
CUADRO II.
CONCENTRACIÓN TOTAL PROMEDIO (MEDIA ± S, n = 5) DE METALES EN LAS MUES-
TRAS DE BIOSÓLIDOS
Y SU COMPARACIÓN CON NORMAS INTERNACIONALES (mg
kg
-1
MATERIA SECA)
Metal
Concentración
determinada
NOM-004-SEMARNAT-2002
USEPA 503
Comunidad Europea
Excelente
Bueno
LG
CE
pH < 7
pH > 7
Cd
4.4 ± 0.22
39
85
85
39
20
40
Cr
16.7 ± 1.95
1200
3000
-
-
1000
1500
Cu
173.4 ± 26.71
1500
4300
4300
1500
1000
1750
Ni
49.7 ± 1.15
420
420
420
420
300
400
Pb
170.9 ± 13.20
300
840
840
300
750
1200
Zn
234.9 ± 8.89
2800
7500
7500
2800
2500
4000
LG, límite general; CE, calidad excelente
E. González Flores
et al.
20
Para la fracción intercambiable se han extraído los
metales unidos a especies químicas inestables bajo
condiciones ligeramente ácidas (ácido acético). Se
incluyen metales débilmente adsorbidos en partícu-
las sólidas por fuerzas electrostáticas y que pueden
ser liberados por un proceso de intercambio iónico
(Filgueiras
et al.
2002). Esta fracción indica la mayor
biodisponibilidad de los metales extraídos.
Cd y Cr no fueron detectados. Las menores con-
centraciones las tienen Cu y Pb.
Ni y Zn presentan
la mayor biodisponibilidad. Fernández
et al.
(2000) y
Scancar
et al
. (2000) reportaron la misma tendencia
de estos dos metales en biosólidos de origen urbano.
Kiekens (1990), sugiere la posibilidad de que el Zn
se encuentre adsorbido a partículas coloidales (arci-
llas) o formando complejos solubles con la materia
orgánica (principalmente ácidos fúlvicos) de los
biosólidos.
La fracción intercambiable tuvo presencia en
las variables Cu, Ni y Zn. El análisis de varianza
realizado mostró efecto signiFcativo sólo a Zn y la
prueba de comparación de medias mostró diferencia
signiFcativa en las concentraciones de las muestras
3 y 4, respecto a las muestras 1, 2 y 5.
Las concentraciones encontradas en la fracción
reducible se observan en el
cuadro III
. Fueron ex-
traídos los metales unidos a formas químicas que son
inestables bajo condiciones reductoras (clorhidrato
de hidroxilamina). Principalmente metales unidos a
óxidos de Fe y Mn, que en suelos y sedimentos se
encuentran en gran proporción y en menor cantidad
en biosólidos (Filgueiras
et al
. 2002). La biodisponi-
bilidad de esta fracción es menor comparada con la
fracción intercambiable. El Cr no fue detectado. Cd,
Cu, Ni y Pb presentan las concentraciones más bajas.
La concentración más alta corresponde al Zn.
La fracción reducible, estuvo presente en las
variables Cd, Cu, Ni y Zn a las cuales se les realizó
el análisis de varianza, dando efecto signiFcativo al
nivel de probabilidad del 5 %, los metales Cd y Zn.
La prueba de comparación de medias mostró para
Cd diferencia signiFcativa entre el grupo de medias
conformado por las concentraciones de las muestras
4 y 5 respecto del resto. Con relación al Zn la prueba
mostró dos grupos estadísticamente diferentes, el que
agrupó a las muestras 4, 1, 2 y 3, con el resto.
En la extracción de la fracción oxidable fueron
obtenidos los metales unidos a especies químicas
(principalmente materia orgánica y sulfuros) que
son inestables bajo condiciones oxidantes severas
(peróxido de hidrógeno). Esta es la fracción más
estable y por lo tanto de muy baja biodisponibilidad.
Cd, Cr y Pb tienen las concentraciones más bajas.
Ni, Zn y Cu
presentan
los valores más altos en
ese orden (Vulkan
et al.
2002). La elevada concen-
tración de Cu en esta fracción se debe a la elevada
aFnidad que tiene con la materia orgánica. Este
fenómeno ha sido ampliamente documentado (Han
y Thompson 1999, Zhou y Wong 2001, Azevedo
et
al.
2003).
Nuevamente la fracción oxidable estuvo presente
a lo largo del muestreo en cuatro de las variables
Cd, Cu, Ni y Zn. El análisis de varianza mostró
efecto signiFcativo entre las concentraciones de las
5 muestras sólo para Cu y la prueba Tukey identiFcó
diferencia signiFcativa al nivel de probabilidad del
5 %, entre el grupo conformado por las muestras 5,
3 y 4 con el resto.
Las concentraciones en la fracción residual de los
metales analizados, se muestran en el
cuadro III
.
En esta etapa se extrajeron los metales enlazados a
formas químicas muy estables. Se aplicaron condi-
ciones fuertemente ácidas para su extracción. Esta
fracción tiene una biodisponibilidad prácticamente
nula, debido a que se requieren condiciones extremas
para llevar a formas solubles a los metales. Todos
los metales presentaron su mayor concentración en
esta fracción.
En la
fgura 2
, se muestra la distribución porcen-
tual de los metales analizados en todas las fracciones
CUADRO III.
CONCENTRACIÓN PROMEDIO (MEDIA ± S, n = 5) DE LOS METALES EN LAS FRACCIONES
DEL MÉTODO BCR, MÁS LA FRACCIÓN RESIDUAL (mg kg
-1
MATERIA SECA)
Metal
Fracción intercambiable
Fracción reducible
Fracción oxidable
Fracción residual
Cd
ND
0.64 ± 0.15
1.32 ± 0.21
2.28 ± 0.47
Cr
ND
ND
7.90 ± 3.99
4.67 ± 0.71
Cu
4.50 ± 0.89
1.92 ± 0.87
91.76 ± 8.16
53.47 ± 3.98
Ni
9.32 ± 1.67
3.40 ± 0.58
16.24 ± 0.92
14.47 ± 2.56
Pb
1.20 ± 0.78
3.21 ± 3.21
8.20 ± 1.81
114.56 ± 16.94
Zn
19.04 ± 6.47
22.46 ± 6.73
48.0 ± 14.83
126.50 ± 29.24
ND = No detectado
METALES PESADOS EN BIOSÓLIDOS DE ORIGEN URBANO
21
extraídas. En general se observa que todos tienen
mayor presencia en las fracciones oxidable y resi-
dual, las más estables. Su presencia en la fracción
intercambiable es menor para todos. Cd, Pb y Zn
tuvieron sus porcentajes más altos en la fracción
residual. Cr, Cu y Ni en la fracción reducible. Los
metales que tuvieron los mayores porcentajes en la
fracción intercambiable fueron el Ni y el Zn.
CONCLUSIONES
Las concentraciones totales de Cd, Cr, Cu, Ni,
Pb y Zn encontradas en las muestras de biosólidos
estudiadas, no rebasan los límites establecidos por la
normatividad mexicana especifcada en la NOM-004
-SEMARNAT-2002, ni por la norma de los Estados
Unidos mencionada en la USEPA 503 y la norma de
la Comunidad Europea (CEC 1986).
De acuerdo con la clasifcación nacional e interna
-
cional que se hace de los biosólidos por su contenido
total de metales pesados, los biosólidos estudiados
en este trabajo son de tipo excelente.
Las concentraciones de los metales pesados
estudiados, en las fracciones obtenidas por el proce-
dimiento de extracción secuencial BCR, muestran
que los valores más altos corresponden a las formas
químicas más estables, como son la fracción oxidable
y la fracción residual, indicando con ello una muy
baja biodisponibilidad.
Los metales pesados Cd, Cu y Zn, mostraron
diFerencias estadísticas signifcativas en las concen
-
traciones en algunas de las fracciones y en las dife-
rentes muestras, indicando con ello la importancia
de la temporalidad de las mismas.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
% del total
Cd
Cr
Cu
Ni
Pb
Zn
Metal
Intercambiable
Reducible
Oxidable
Residual
Fig. 2.
Distribución porcentual de los metales pesados en las
cuatro fracciones extraídas
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen al Sistema Operador de
Agua Potable y Alcantarillado de Puebla (SOAPAP),
la información y las facilidades otorgadas para la
realización de este proyecto.
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