Artículo en PDF
Cómo citar el artículo
Número completo
Más información del artículo
Página de la revista en redalyc.org
Sistema de Información Científica
Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal
Rev. Int. Contam. Ambient. 21 (3) 115­124, 2005
NIVELES DE PLOMO, ZINC, CADMIO Y COBRE EN EL RIO ALMENDARES,
CIUDAD HABANA, CUBA
Lázaro LIMA CAZORLA
1
, Susana OLIVARES­RIEUMONT
1
,
Isaida COLUMBIE
1
Daniel de la ROSA MEDEROS
1
y Reinaldo GIL CASTILLO
2
1
Laboratorio deAnálisisAmbiental. Instituto Superior deTecnologías y CienciasAplicadas,Ave. SalvadorAllende
y Luaces, Plaza, Ciudad Habana, Cuba. Correos electrónicos: susana@info.isctn.edu.cu, lima@ctn.isctn.edu.cu.
2
Centro de Protección e Higiene de las Radiaciones, Ave. Monumental y carretera 8 vías, Pedro Pi, Ciudad
Habana, Cuba.
(Recibidofebrero2005,aceptadomayo2005)
Palabras clave: plomo, cobre, cadmio y zinc, contaminación ambiental, RíoAlmendares, sedimentos,
Eichhornia
crassipes
RESUMEN
El objetivo de esta investigación fue determinar los niveles de Pb, Cu, Zn yCd existentes
en el RíoAlmendares (Ciudad de la Habana, Cuba), para ellose establecieron 15 estacio­
nes de muestreo a lo largo del río y se realizaron los análisis de estos metales en los
sedimentos yen la planta
Eichhorniacrassipes
, durante la temporada de seca de 2003 y
2004. En los sedimentos del río se encontraron contenidos de Pb entre 38.7 y217.5 mg/
kg, de Cd de <1.0 a 4.8 mg/kg, de Cu entre 32.9y420.8 mg/kg yde Zn entre 69.9 y708.8
mg/kg. Seanalizaron también estosmetalesen la raíz dela macrófita
Eichhorniacrassipes,
dondese detectaron nivelesentre7.0y143.0 mg/kg para Pb, <1.0y3.9mg/kg para Cd, de
45 a 466 mg/kg para Zn yentre 5.1 y77.0 mg/kg para Cu, encontrándose que la distribu­
ción espacial de estos metales en la raíz de la planta fue similar a la hallada para los
sedimentos en el río. De hecho, se obtuvieron correlaciones significativas (P<0.05) entre
los contenidos de Zn yCu en los sedimentos y en la raíz de la planta.
Key words: lead, copper, zinc, cadmium, pollution, Almendares River, sediments,
Eichhorniacrassipes
ABSTRACT
The objective of this study was to assess the levels of Pb, Cu, Zn and Cd in Almendares
River (Havana City, Cuba). Fifteen sampling stations were located along the river. The
concentrations of these metals were determined in the sediments and the roots of
Eichhorniacrassipes
during the dry season of 2003 and 2004. Concentrations of Pb
between 38.7and 217.5mg/kg, ofCd between<1.0and4.8 mg/kg, ofCubetween 32.9and
420.8 mg/kg, andofZnbetween69.9 and708.8mg/kgwere foundinriver sediments. Inthe
rootsofthe
Eichhorniacrassipes,
a widespread macrophyte in theAlmendares River, the
concentrations of metals variedfrom 7.0 ­ 143.0 mg/g for Pb, <1.0­ 3.9 mg/g for Cd, 45 ­
466 mg/g for Zn and 5.1 ­ 77.0 mg/g. Similar spatial distribution was established for the
metals in the sediments and in the plant’s roots. Significant correlations (P<0.05) were
found for Cu, and Zn contents in
Eichhorniacrassipes
roots and in the sediments.
L. Lima Cazorla
etal.
116
INTRODUCCIÓN
Los cuerpos de agua urbanos son a menudo muy afec­
tados por la contaminación, ya que, debido al rápido
crecimiento de las ciudades sin la adecuada cobertura
higiénico­sanitaria o a la industrialización sin medidas
de protección del entorno, se les ha provocado un de­
terioro intenso dela calidad y la cantidad de sus aguas.
La Ciudad de la Habana no está ajena a los pro­
blemas de muchas ciudades modernas y sus fuentes
superficiales de agua también están afectadas por la
contaminación. La cuenca hidrográfica Almendares­
Vento, en donde se sitúa la capital cubana, es una de
las fuentes de agua más importantes de Cuba y tiene
para los territorios habaneros una gran importancia:
alrededor de 47 % del agua potable que consume la
población de la ciudad proviene de la cuenca subte­
rránea Vento, pero además las aguas del Río Almen­
dares y sus tributarios, son utilizadas en la agricultu­
ra, la pesca, la industria y con fines recreativos.
De los 402.02 km
2
que tiene el área de la cuenca,
el 52.8 % pertenece a la provincia Ciudad de la Ha­
bana y el 47.14 % a la provincia de la Habana. El
área ocupada por la Ciudad de la Habana, se carac­
teriza por un alto grado de urbanización, ya que en
este territorio viven más de medio millón de perso­
nas, quienes de una forma u otra utiliza las aguas de
la cuenca (CCAV 1999).
Actualmente el cauce principal del Río Almenda­
res, presenta una situación higiénico­sanitaria crítica
como consecuencia de las descargas que recibe de
aguas residuales industriales y urbanas sin tratamiento
o ineficientemente tratadas, zonas críticas de erosión
del suelo, inadecuado manejo de la cuenca y
deforestación. Alrededor de 70 fuentes contaminan­
tes de diferentes tipos vierten sus aguas residuales al
río, por lo que se presupone la existencia de altos
niveles de contaminantes orgánicos e inorgánicos,
entre ellos sustancias tóxicas como metales pesados.
(CCAV 1999).
Entre los metales pesados más peligrosos para la
vida acuática se encuentran el Pb, Cu, Zn y Cd, ya que
son muy tóxicos aún en concentraciones relativamente
bajas, no son biodegradables y por el contrario se acu­
mulan a lo largo de la cadena trófica (Fergusson 1992).
Estos metales, sinembargo, son ampliamenteutilizados
en diferentes procesos tecnológicos y llegan al río como
resultado de las aguas residuales deficientemente trata­
das y del escurrimiento de la ciudad. Actualmente se
desconoce la situación de la contaminación del Río
Almendares con estos metales y, por ello, las estrate­
gias de saneamiento que se han diseñado no incluyen a
estos importantes contaminantes.
El objetivo de esta investigación fue determinar
los niveles actuales de Pb, Cu, Zn y Cd existentes en
el Río Almendares, para ello se utilizó el análisis de
los metales en los sedimentos y en la planta acuática
Eichhorniacrassipes.
Desafortunadamente, aún no están vigentes en
Cuba normas que regulen la calidad de los sedimen­
tos de las aguas superficiales, en lo referido a los
niveles límites permitidos de metales pesados. Por
ello, para evaluar la contaminación se utilizaron cri­
terios internacionales de calidad de los sedimentos,
como algunos empleados por los de la Agencia de
Protección Ambiental de los EUA (US EPA 1997) y
la norma del Ministerio deMedioAmbientedeOntario
(Persaud
etal
. 1993).
El análisis de metales en los sedimentos tiene la
ventaja de que permite hacer una estimación integra­
da en tiempo y espacio de la contaminación (Förstner
y Wittmann 1981). Los sedimentos son los destinata­
rios de la mayor parte de los metales que llegan al río,
pero además, una fuente importante de estos metales,
ya que puede producirse la disolución parcial de los
mismos y su paso a las aguas y a los organismos vi­
vos, como resultado de cambios físicos y químicos en
las condiciones del río. (Tessier
etal
. 1979).
Algunos autores consideran que es posible esta­
blecer una relación entre los contenidos de metales
en los sedimentos y en los organismos vivos que ha­
bitan el medio en cuestión, por ejemplo en las plantas
acuáticas (St­Cyr
etal.
1994). Sin embargo, tenien­
do en cuenta que existen diferentes mecanismos y
vías a través de las cuales, los organismos vivos pre­
sentes en los cuerpos de agua pueden asimilar los
metales, otros autores opinan que para estimar ade­
cuadamente la fracción del metal biodisponible en el
medio acuático, es necesario hacer la determinación
del metal en los organismos (Ehler y Luthy 2003).
Utilizando este criterio se seleccionó la planta
Ei­
chhorniacrassipes
(EC
).
Se conoce que es una
macrófita concentradora de metales pesados y se le
ha propuesto como monitora y biorremediadora de la
contaminación en los ríos tropicales (Chigbo 1982,
Maddock
etal
. 1988). En el Río Almendares, la EC
se encuentra ampliamente distribuida. De hecho, de­
bido a la gran cantidad de nutrientes que la misma
encuentra, se convierte en una plaga que cubre gran
parte del lecho del río (CCAV 1999).
Aunque el objetivo de este trabajo fue determinar
los niveles de metales en el río, el propósito a más
largo plazo de esta investigación es sugerir criterios
a las autoridades ambientales cubanas para la inclu­
sión deestos metales en las estrategias de saneamiento
del mismo.
PLOMO, ZINC, CADMIO Y COBRE EN EL RÍO ALMENDARES, CUBA
117
MATERIALES Y MÉTODOS
Selección de las estaciones de muestreo
A pesar de que están identificadas las fuentes con­
taminantes del Río Almendares, no se conocen los
niveles de metales pesados que dichas fuentes vier­
ten al río. Por ello, para ubicar las estaciones de
muestreo de modo que el resultado del monitoreo
reflejara realmente los niveles de metales del río, fue
necesario hacer una evaluación de los procesos que
tienen lugar en dichas instalaciones y de esta forma,
precisar aquellas que pudieran ser fuentes puntuales
de contaminación con metales.
A las fuentes contaminantes registradas, se les
dió una clasificación según su proceso tecnológico,
con puntuación mayor a aquellas que según la biblio­
grafía pueden ser fuentes de contaminación con es­
tos metales (Martin y Coughtrey 1981, Fergusson
1992, Kabata­Pendias y Pendias 1992, CCAV1999),
de esta forma se obtuvo un esquema de la posible
contaminación con metales en el río y sus tributarios
(Fig.1).
En la figura 1, las zonas más oscuras correspon­
den a las fuentes reportadas como mayores conta­
minantes con metales, es decir, fundiciones,
vertederos de residuos sólidos urbanos e industriales,
fábricas de pintura y electro platinado, residuales mu­
nicipales, tenerías, etc.
Teniendo en cuenta la distribución de las fuentes
contaminantes y la morfología del río, se establecie­
ron 15 estaciones (Fig.2), queseubicaron aguas abajo
de donde, según los resultados que se muestran en la
figura 1, se encontraban las fuentes puntuales más
importantes. En aquellos lugares donde existían nu­
merosas fuentes de contaminación, las estaciones se
situaron equidistantes. Las estaciones comprendie­
ron un área aproximada de 100 m
2
.
Se establecieron dos zonas de muestreo se­
paradas por la presa Ejército Rebelde; debido a que
la mayor parte del flujo superficial de la cuenca es
interrumpido por la presa, ambas zonas pueden con­
siderarse de forma independiente, ya que a partir de
la presa, el río se recarga fundamentalmente de aguas
subterráneas.
Partealtadelacuenca(ZonaII)
Comprendida entre el límite este de Ciudad de la
Habana y la presa Ejército Rebelde. Esta zona pre­
senta afectaciones de la calidad de sus aguas debido
a que las mismas reciben descargas de aguas
residuales domésticas, industriales y agropecuarias.
Contribuyen a la contaminación, las aguas y lodos
residuales procedentes del poblado Cotorro, de fin­
cas porcinas y ganaderas en las márgenes del río y
sobre todo industrias, como el centro metalúrgico
ubicado en el Cotorro, que incluye varias fundiciones
secundarias que vierten sus aguas residuales al río
San Francisco, afluente del Almendares. Esta pudie­
ra ser una fuente importante de contaminación con
metales pesados en esta zona, no sólo por el verti­
miento directo de sus residuales, sino por la emisión
de gases que contienen estos metales y que llegarían
al río como resultado del escurrimiento. En la parte
alta de la cuenca se establecieron 6 estaciones de
muestreo.
Partebajadelacuenca(ZonaI)
La parte baja comprendió el tramo entre la presa
Ejército Rebelde, hasta el Puente del Bosque, muy
próximo a donde comienza la zona estuarina del río.
Varios pequeños afluentes llegan al río en esta zona,
donde el mismo recibe la descarga de aguas de ori­
gen doméstico de diferentes poblados, así como de
345000 350000 355000 360000 365000 370000 375000 380000 385000
345000
350000
355000
360000
365000
370000
Fig.2. Estaciones de muestreo en la cuenca del Río Almendares
1
2
3
4
5
I
II
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
345000 350000 355000 360000
365000 370000
375000 380000 385000
345000
350000
355000
360000
365000
370000
N
CIUDAD DE LA HABANA
Fig.1. Probabilidad de contaminación con metales pesados en
el Río Almendares
VERTEDERO
MORDAZO
COTORRO
RÍO SAN FRANCISCO
L. Lima Cazorla
etal.
118
los efluentes pobremente tratados del colector de la
Estación de Depuración de Aguas Residuales
(EDAR) “María del Carmen” y de numerosas in­
dustrias que se encuentran en la zona, entre ellas fá­
bricas de pinturas, transformaciones metálicas, gal­
vanoplastia, fundiciones, etc. Esta zona también es
afectada por el escurrimiento del vertedero de Calle
100 (estación 4), un depósito de residuos sólidos ur­
banos e industriales de nivel provincial. Aguas abajo
de esta estación, el Almendares continúa recibiendo
aportes, puntuales y difusos de aguas residuales de
origen doméstico e industrial y la contribución de con­
taminantes que llegan al río a través de los tributa­
rios. En esta zona se establecieron 9 estaciones de
muestreo.
Muestreo de sedimentos y de plantas
El monitoreo se realizó durante el período de
seca (febrero­abril) de 2003 y 2004. En esta épo­
ca, el Río Almendares es poco profundo y estre­
cho (ancho promedio 4 a 5 m). Las muestras de
sedimento se tomaron con un muestreador tipo
“core” de polipropileno de 5 cm de diámetro inter­
no y 1 m de longitud, a aproximadamente 1 m de
ambas orillas, donde la corriente fuera lo más cal­
mada posible. Durante el muestreo se tuvo cuida­
do de no alterar la interfase agua­sedimento. En
cada estación se tomaron 6 muestras para dismi­
nuir la variabilidad espacial dentro de una misma
estación y se elaboró una muestra compuesta unien­
do la capa superficial (de aproximadamente 5 cm)
del sedimento de cada una de las muestras toma­
das. Entre un muestreo y otro el equipo se lavó
cuidadosamente con agua del río. En el laborato­
rio, las muestras se secaron y se tamizaron. Para
el análisis de los metales se utilizó la fracción de
partículas <63 µm, esta es la fracción donde, se­
gún algunos autores, está contenida la mayor can­
tidad de metales pesados en los sedimentos
(Förstner, y Wittmann 1981, Sakai
etal
. 1986).
Las macrófitas se colectaron manualmente y
para garantizar que las muestras fueran represen­
tativas de cada estación y no aquellas que migraron
a través de la corriente, las mismas se tomaron a un
metro de la orilla, siempre tratando de que fuera en
un área donde existiera una distancia entre la franja
de colección y la corriente del río. En cada estación
se colectaron de 10 a 12 plantas de aproximada­
mente el mismo tamaño, en diferentes lugares de la
estación. Las plantas se recogieron en bandejas plás­
ticas. En el laboratorio las plantas se lavaron con
abundante agua y se fraccionaron en raíz y tallo. Se
elaboró una muestra compuesta uniendo todas las
raíces de las plantas de una misma estación, des­
pués se secaron en la estufa a 105 °C por 48h. Las
muestras se fraccionaron en pequeñas porciones y
se maceraron con un mortero de ágata, añadiéndo­
le nitrógeno líquido para facilitar la trituración.
Deter minación de metales en sedimentos y
plantas
Tanto la digestión del sedimento, como de las
raíces de las plantas se realizó por vía húmeda. De­
bido a que análisis previos de los sedimentos de­
mostraron la existencia de altos contenidos de ma­
teria orgánica, se realizó la digestión siguiendo re­
comendaciones de Bighman y Bartels (1996).
La digestión del sedimento se realizó en la for­
ma siguiente: 500 mg de sedimento se digirieron con
5 mL de ácido fluorhídrico en vasos de precipitado
de teflón y se dejó reflujar hasta la disolución de las
sales, después se le añadieron 5 mL de ácido
perclórico y se calentó hasta la desaparición de los
humos blancos; posteriormente se continuó la di­
gestión con 10 mL de ácido nítrico y se llevó hasta
la disolución de las sales, por último se enrasó a un
volumen final de 25 mL.
Para el análisis de la planta
Eichhornia
crassipes
se pesaron 500 mg de la muestra seca y
pulverizada de cada estación y se sometieron al si­
guiente proceso: se añadieron 5 mL de HF concen­
trado y posterior calentamiento hasta sequedad, 5
mL de HNO
3
concentrado y se reflujó por 20 minu­
tos, después se le añadieron 5 mL de HClO
4
, 5 mL
de HNO
3
y 5 mL de HCl, llevándose a sales húme­
das después de cada adición del reactivo. Las mues­
tras se enrasaron a un volumen final de 25 ml.
Los metales se midieron con la técnica de ab­
sorción atómica con llama en un equipo Buck
Scientific 210VGP con llama aire/acetileno y co­
rrector de fondo con lámpara de deuterio. Toda la
cristalería empleada se mantuvo durante 24 horas
en HNO
3
1.5 mol/L, posteriormente se lavó varias
veces con agua bidestilada.
Para la evaluación de la calidad analítica, la di­
gestión de las muestras se realizó por triplicado y
en los materiales de referencia certificados (nueve
réplicas de cada uno) SOIL­7, del Organismo In­
ternacional de Energía Atómica y BCR No. 60 (me­
tales traza en la planta acuática
Lagarosiphon
major
). Los parámetros analíticos del método utili­
zado se muestran en el Cuadro I. Se logró exacti­
tud (en términos de recobró) en la determinación
de los metales en las muestras certificadas. La pre­
cisión (en términos de desviación estándar relativa)
varió entre 3.5 y 8.9 %.
PLOMO, ZINC, CADMIO Y COBRE EN EL RÍO ALMENDARES, CUBA
119
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Niveles de metales en los sedimentos
En el cuadro II se muestran las concentraciones
en que se encuentran Cu, Zn, Pb y Cd en los sedi­
mentos de las 15 estaciones seleccionadas. Se ob­
serva una alta variabilidad de los niveles de metales
a lo largo de todo el cuerpo de agua, aunque no fue
posible hacer comparaciones con los niveles basales
locales, ya que no hay datos acerca de los niveles de
estos metales en la zona.
En el cuadro II se observa igualmente, que los
niveles encontrados en el Río Almendares son com­
parables con los niveles reportados para otros ríos
urbanos europeos (Rubio
etal
. 1991, Bubb y Lester
1994, Garban
etal
.1996, Fuchs
etal
. 1997). Sin
embargo, los contenidos son inferiores a los niveles
reportados en cuerpos de agua asociados a la mine­
ría como algunos ríos europeos cuyos contenidos de
metales varían entre 2.9 y 4.2 mg/kg para Cd, 526 y
738 mg/kg para Cu, 950 y 2996 mg/kg para Pb y 652
y1014 mg/kg para Zn ( Campos
etal
. 1990, Usero
et
al.
1997) o de los EUA donde se encontraron niveles
de Cd entre 3.4 y 403 mg/kg , de Cu entre 11.8 y 446
mg/kg, de Pb entre 158 y 12406 mg/kg y Zn entre
293 y 9619 mg/kg (Gale
etal
. 2004).
Es decir, se puede considerar a la contaminación
en el Río Almendares como resultado de la actividad
urbana, con la incidencia de numerosas fuentes con­
taminantes. Sin embargo, lo que más llama la aten­
ción en los resultados obtenidos fue la elevada varia­
bilidad espacial de los niveles de metales en las 15
estaciones muestreadas, encontrándose que los va­
lores máximos son entre 5 y 10 veces superiores a
los valores mínimos, lo que indica la existencia de
fuentes puntuales importantes de contaminación.
Al graficar la distribución espacial de los conteni­
dos de metales en el río (Fig. 3) se observa que en la
zona alta del mismo los mayores valores de Cu, Zn y
Pb (p<0.05) se encontraron en la estación 13. Esta
estación se encuentra sobre el Río San Francisco,
tributario del Almendares, aguas abajo de donde se
produce el vertimiento de las aguas residuales pro­
venientes del poblado del Cotorro. Una de las fuen­
tes más importantes de metales pesados en este po­
blado son varias fundiciones que descargan sus
residuales líquidos en esta zona.
Es bien conocido que las fundiciones secundarias,
como las que se encuentran en el Cotorro son fuen­
tes de metales pesados, pero también lo son las aguas
y lodos de origen doméstico y municipal (Kabata­
Pendias 1992). En este poblado en la actualidad no
se tratan las aguas de origen doméstico, si no que
todas (incluidas las industriales) se colectan en una
“zanja o colector” central y se descargan al Río San
Francisco.
Al parecer el impacto de las descargas del Coto­
rro, afecta también a las estaciones localizadas aguas
abajo, y como se muestra en la figura 4, para Zn y
Cu se observa una disminución de la contaminación
de los sedimentos corriente abajo con el aumento de
la distancia de la fuente, y aproximadamente a dos
kilómetros de la estación 13, la concentración de es­
tos metales disminuye de 60 a 70 %. Similares resul­
Parámetro
Cd
Cu
Zn
Pb
Límite de detección (mg/kg)
0.4
1.0
0.5
7.5
Límite de cuantificación (mg/kg)
1.0
5.0
1.0
12.0
Intervalo lineal (mg/kg)
1.0 – 50.0
5.0 – 175
1.5 ­ 45
12.5 ­ 850
Recobrado (%) (SOIL­7)
115
95
99
116
Recobrado (%) (BCR No. 60)
96
98
110
102
CUADRO I. PARÁMETROS DE CALIDAD ANALÍTICA DE LA DETERMINACIÓN
DE LOS METALES
Concentración (mg/kg)
Cd
Cu
Pb
Zn
Min
Max
Min
Max
Min
Max
Min
Max
Río Almendares 2003
<1.0
4.4
71.6
420.8
39.3
189.0
86.1
708.8
Río Almendares 2004
<1.0
4.8
32.9
350.2
38.7
217.5
69.9
527.2
Ríos Urbanos Europeos
0.36
8.7
23
310
46
295
45
709
CUADRO II. NIVELES DE METALES EN LOS SEDIMENTOS
L. Lima Cazorla
etal.
120
tados se ha reportado también para otros ríos, por
ejemplo, en Sudbury, Ontario, Canadá donde se en­
cuentran localizadas numerosas fundiciones, los con­
tenidos de metales en sedimentos varían rápidamen­
te con la distancia de la fuente (St­Cyr
etal.
1997).
Para el Cd, se encontraron los mayores conteni­
dos (p<0.05) en la estación 12 en el año 2003 y en la
estación 4 en el año 2004, lo que sugiere la posible
existencia de fuentes de contaminación con este metal
en estas áreas.
La última estación de la zona alta se encuentra
justamente a la entrada de la presa Ejercito Rebelde
Cu
Zn
Cu
Zn
Distancia de la fuente (km)
Distancia de la fuente (km)
Concentración(mcg/g)
Concentración(mcg/g)
0
0.5
1
1.5
2
0
0.5
1
1.5
2
0
100
200
300
400
500
600
500.0
400.0
300.0
200.0
100.0
0.0
Cu
Zn
Cu
Zn
Fig.4. Concentración de Zn y Cu en sedimentos
en la parte alta del río en 2003( la estación 13 está marcada como la distancia
cero)
2003
2004
2003
2004
2003
2004
2003
2004
Estaciones de muestreo
Estaciones de muestreo
Estaciones de muestreo
Estaciones de muestreo
Concentración(mg/kg)
Concentración(mg/kg)
Concentración(mg/kg)
Concentración(mg/kg)
15
13
11
9
7
5
3
1
15
13
11
9
7
5
3
1
15
13
11
9
7
5
3
1
15
13
11
9
7
5
3
1
300
200
150
50
0
600
500
200
400
300
100
0
700
800
900
Pb
Zn
2003
2004
2003
2004
500
200
400
300
100
0
Cu
2003
2004
Cd
2003
2004
6
2
4
3
1
0
5
Fig.3 Distribución de los metales en los sedimentos del río
100
250
PLOMO, ZINC, CADMIO Y COBRE EN EL RÍO ALMENDARES, CUBA
121
que fue construida en una zona cárcica para servir
de recarga de las aguas subterráneas de la cuenca
Almendares­Vento; divide al río en dos secciones,
que en temporada de seca no se comunican super­
ficialmente, de forma tal, que después de la presa el
Río Almendares se recarga sólo de fuentes subte­
rráneas.
Por esta razón, es de esperar que la primera esta­
ción de la zona baja (9), localizada muy próxima a la
presa no debe encontrarse contaminada. De hecho,
se observa (Fig. 3), que las concentraciones de me­
tales son relativamente bajas en la estación 9 y van
incrementando su valor hacia la estación 5, posible­
mente debido a las distintas fábricas que se encuen­
tran próximas al río y que descargan sus residuales
en el mismo, entre ellas las fábricas de pintura, mate­
riales de construcción, transformaciones metálicas,
electrónicas, etc. Así mismo, en esta área descargan
residuales domésticos como los del poblado de
Calabazar y de la planta de tratamiento de aguas
residuales que se encuentra fuera de servicio.
En la parte baja del río, para Cu, Zn, Pb y Cd, se
encontraron los tenores máximos en la estación 4,
que está localizada aguas abajo de uno de los cana­
les de lixiviación de un importante vertedero provin­
cial para residuos sólidos urbanos e industriales. Es
conocido que los vertederos son fuentes de metales
pesados que se lixivian a partir de la interacción de
los metales con los compuestos orgánicos presentes
en los residuos sólidos. Estos compuestos se movili­
zan a través de los procesos de escurrimiento y pa­
san al río, donde se adsorben en los minerales de los
sedimentos. Por ello, en la cercanía de los vertederos
de residuos sólidos urbanos pueden encontrarse al­
tos niveles de metales en los sedimentos, en concen­
traciones como las reportadas por Gonçalves
etal.
(2004) de 6 a 1016 mg/kg de Cu, 61 a 852 mg/kg de
Zn y 38 a 125 mg/kg de Pb. Esta fuente de contami­
nación también afecta las estaciones localizadas aguas
abajo. Observándose, una disminución de la concen­
tración de los metales al alejarse de la fuente (esta­
ciones 3 y 2), lo que indica que el vertedero esta cau­
sando una contaminación severa en esta zona.
Para el Cu, Pb y Zn se observa nuevamente un
incremento de la concentración en la estación 1. No
fue posible atribuir este incremento a ninguna fuente
puntual reportada en esta zona. Sin embargo, los al­
tos niveles encontrados pudieran estar relacionados
con la incorporación, aguas arriba de esta estación,
de las aguas provenientes del afluente Mordazo, con
una importante carga contaminante (CCAV 1999).
La estación 2, cercana a este afluente, por razones
deaccesibilidad, se ubicó aguas arriba de la confluen­
cia del Mordazo con el Almendares. Sin embargo,
esta hipótesis requiere de una comprobación ulterior.
Al comparar los niveles de Cu , Zn, Pb y Cd en­
contrados en los sedimentos de las diferentes esta­
ciones muestreadas, con los sugeridos en guías in­
ternacionales como son, la norma del Ministerio de
Medio Ambiente de Ontario (Persaud
etal
. 1993) y
la guía de calidad utilizada por US EPA(1997), pue­
den hacerse las siguientes consideraciones.
La norma del Ministerio de Medio Ambiente de
Ontario, reporta dos valores límites; el nivel de bajo
efecto (NBE), concentración a partir de la cual los
efectos adversos en los organismos bentónicos comien­
zan a observarse y el nivel de efecto severo (NES)
cuando la contaminación a este nivel indica impactos
críticos en las comunidades bentónicas. Se observa
en la zona estudiada, que para todas las estaciones y
para los cuatro elementos, los niveles son superiores a
los indicados como NBE, mientras que los NES se
superan sólo para Cu en la mayoría de las estaciones.
De acuerdo con los niveles que señala la guía de
calidad utilizada por US EPA, divididos como nivel
de efecto bajo (ERL) y nivel de efecto medio (ERM),
se superan los valores de ERL en prácticamente to­
das las estaciones para todos los metales. Para Cu,
se superan los valores de ERM en las estaciones 1,
4, 13 en ambos años y para Zn, en las estaciones 1, 2
y 4, en 2004 y 1 y 4 en 2003.
Es decir, aunque la situación de la contaminación
de los sedimentos según estas normas no es crítica a
lo largo del río y los niveles son sólo mayores que
aquellos donde se comienzan a observar efectos ad­
versos, existen algunas estaciones que pueden con­
siderarse críticas por los altos niveles de metales y
por lo tanto, serequieretomar medidas urgentes. Estas
son las estaciones relacionadas con el vertedero de
Calle 100 (4), el río Mordazo (1) y aquella donde
descargan los residuales del Cotorro (13). Es de es­
perar que si se toman medidas para disminuir la con­
taminación en estas estaciones la situación del río
con respecto a la contaminación con metales, mejo­
re notablemente.
La comparación entre los niveles de metales en
2003 y 2004 utilizando el análisis de varianza de cla­
sificación doble(Miller y Miller 2002) demuestra que
no existen diferencias significativas para un nivel de
significación del 5 % entre las concentraciones ha­
lladas en ambos años. Este hecho es lógico, debido a
que los sedimentos son integradores temporales de
la contaminación y por otra parte, en estos dos años
no se han realizado intervenciones sustanciales en el
río que pudieran disminuir los niveles de metales en
el mismo.
L. Lima Cazorla
etal.
122
Contenidos de metales en la raíz de la
Eichhor­
niacrassipes(EC)
Varios autores han planteado que en las raíces de
EC es donde se encuentran los mayores niveles de
metales (Maddock
etal
. 1988, Vesk yAllaway 1997)
y sugieren realizar los análisis fundamentalmente en
este órgano. De hecho, en el análisis realizado a las
hojas delas plantas en 2004, sólo se encontraron can­
tidades medibles de Pb, Cu y Zn. El plomo en las
hojas se encontró en concentraciones que variaron
entre 20 y 63 % de los niveles hallados en la raíz,
mientras que el Zn se localizó entre 0 y 19 % y el Cu
entre 0 y 25 %. Este resultado corresponde al en­
contrado por otros autores, que plantean que mien­
tras Pb y Zn pueden traslocarse en las plantas
vasculares, otros metales como Cr, Ni e incluso Cu
parecen ser bastante inmóviles (St­Cyr
etal
. 1997).
Esta traslocación está relacionada con el tiempo y
los niveles de exposición. En EC se ha encontrado
(Xiaomei
etal
. 2004) que el Cd se moviliza hacia los
órganos superiores; sin embargo en el Río Almenda­
res las concentraciones de Cd son pequeñas y es
posible que al traslocarse este metal se distribuya en
bajas concentraciones en la biomasa y no sea posi­
ble detectarlo con la técnica empleada.
Por las razones antes mencionadas se tomaron
las raíces para el análisis de los metales en EC. En la
figura 5 se muestran los contenidos de metales en
las raíces de las plantas en los dos años monitoreados.
Se encontró que tanto los metales en las raíces como
en los sedimentos (Fig. 3) tienen un comportamien­
to espacial similar. Por ejemplo, se advierte que las
mayores concentraciones de Pb, Cu y Zn en las raí­
ces de las plantas, en la zona baja del río, se encuen­
tran en la estación 4, cercana al vertedero de resi­
duos sólidos urbanos y en la estación 1. En la zona
2003
2004
2003
2004
2003
2004
2003
2004
Estaciones de muestreo
Estaciones de muestreo
13
11
9
7
5
3
1
13
11
9
7
5
3
1
Estaciones de muestreo
13
11
9
7
5
3
1
Estaciones de muestreo
13
11
9
7
5
3
1
Concentración(mg/kg)
0
50
100
150
200
0
100
400
500
600
300
200
Concentración(mg/kg)
2003
2004
2003
2004
Cu
Pb
Zn
Cd
2003
2004
2003
2004
0
20
80
100
60
40
Concentración(mg/kg)
0.0
1.0
4.0
3.0
2.0
Concentración(mg/kg)
Fig.5 Contenidos de metales en las raíces de la
Eichhorniacrassipes
PLOMO, ZINC, CADMIO Y COBRE EN EL RÍO ALMENDARES, CUBA
123
baja del río se observa un incremento de las con­
centraciones de metales en las estaciones aguas
abajo de la estación 13. En esta última no se encon­
traron plantas debido a la alta contaminación que
presentaba la misma.
Haciendo un análisis de varianza de clasificación
doble se encontró que aunque el comportamiento
espacial de los contenidos de metales en las plantas
fue similar en ambos años, por lo general, se hallaron
niveles mayores de metales (p<0.05) en la zona alta
en 2004. En la zona baja del río, en la estación 6, en
2004 se encontraron en las raíces concentraciones
de Cd más altas (p<0.05) que en 2003. Estos resulta­
dos parecen indicar la presencia de una fuente con­
taminante puntual con este metal en la zona cercana
a esta estación. Aunque en los sedimentos no es muy
apreciable esta contaminación, al parecer las plan­
tas, son más sensibles a la misma, lo que puede de­
berse a que ellas también toman los metales directa­
mente de las aguas (St­Cyr
etal
. 1997).
Como EC es una planta flotadora, puede esperar­
se que la principal fuente de incorporación de metales
en la misma, sea a través de su absorción a partir de la
columna deagua. Cuando el volumen hídrico del río es
alto, la planta flota gracias a los pecíolos que se llenan
de aire en su interior. Sin embargo, cuando el volumen
es bajo el pecíolo se alarga adoptando otra conforma­
ción y la planta se enraíza, tomando los nutrientes a
partir delos sedimentos (Niño­Sulkowska y Lot 1983).
Por ello, en época de secas esta planta flotadora per­
manece casi estacionaria y las concentraciones de los
metales en ella son representativas de la zona de estu­
dio, muy relacionadas con las concentraciones de los
metales en los sedimentos.
Al establecer una correlación entre la concentra­
ción de los metales en las raíces de EC y en los sedi­
mentos, según se muestra en el cuadro III, se en­
contraron coeficientes significativos para Cu y Zn,
en un nivel de confianza de p<0.01 y tamaño de mues­
tra N=20. Esto significa que las concentraciones de
estos elementos en la raíz de EC son indicadoras de
las concentraciones de metales en los sedimentos.
Sin embargo, para el Cd y el Pb las correlaciones no
fueron significativas, lo que pudiera deberse a otras
vías de incorporación de estos metales a la planta,
por ejemplo, la adsorción directamente de las aguas.
Este resultado es muy importante porque en los
sedimentos se determinan los contenidos totales de
los metales; sin embargo al hacer el análisis en las
plantas se miden directamente aquellos metales que
están disponibles a la biota (Ehler y Luthy 2003), y el
hecho de que se encuentren altos contenidos de me­
tales en las raíces de las plantas en el río, demuestra
que gran parte de ellos son biodisponibles.
La distribución espacial de los metales hallada
en el río como resultado de los análisis efectuados
(Fig. 3), confirmó el modelo de probabilidad de la
contaminación elaborado sobre la base de la peligro­
sidad de las industrias que se encuentran en la cuen­
ca (Fig. 1) y es a su vez un resultado importante, ya
que permite establecer pautas para eliminar la con­
taminación del río con metales pesados, jerarquizando
aquellas fuentes que son las causantes de una mayor
contaminación.
CONCLUSIONES
Los resultados de los análisis de Zn, Cu, Pb y Cd
efectuados a los sedimentos del Río Almendares
muestran que los niveles de estos elementos son su­
periores a aquellos donde comienzan a manifestarse
los efectos adversos hacia la biota, y en algunas es­
taciones incluso, superiores a los que indican severos
impactos en la biota. Por otra parte, los altos conteni­
dos de metales encontrados en las raíces de la planta
Eichhorniacrassipes
indican que gran parte de es­
tos metales están biodisponibles y que representan
un peligro potencial para la vida en el río.
REFERENCIAS
Bighman J. y Bartels J. (1996)
MethodsofSoilAnalysis,
Part3,Chemicalmethods.
(D.L. Sparks, Ed.). Soil
Science Society of America. Book Series 5, Madison,
WI. 1390 p.
BubbJ. M.yLester J. N. (1994).Anthropogenicheavymetals
inputs to Lowland River systems, a case study. The
River Stour, U. K.Water,AirSoil Pollut. 78,279­296.
Campos J. M., Usero J. yGracia I. (1990). Contaminación
por metales en sedimentos del río Tinto. Tecnología
del agua. 2do Monográfico, pp. 49­56.
Elementos
Concentración en sedimentos
N
Cu
0.65*
20
Pb
0.29
20
Zn
0.71*
20
Cd
0.081
20
CUADRO III.COEFICIENTES DE CORRELACIÓN ENTRE
LA CONCENTRACIÓN DE LOS METALES
EN LAS RAÍCES DE
Eichhorniacrassipes
Y
EN LOS SEDIMENTOS
*Correlaciones significativas a p < 0.01
L. Lima Cazorla
etal.
124
CCAV(1999).
ReporteTécnicosobrelaCuencaAlmenda­
res­Vento
, Consejo de Cuenca Almendares­Vento,
CITMA, C. Habana, 54 p.
ChigboF. (1982). Uptakeofarsenic, cadmium andmercury
from polluted water bythe water hyacinth
E.crassipes
.
Environ. Pollut. 27, 31­36.
Ehler L.J. yLuthyR.G.(2003). Contaminant bioavailability
in soil and sediment. Env. Sci. and Tech. 3, 296
Fergusson J.E (1992).
Theheavyelements:Chemistry,
environmentalimpactandhealtheffects
, Pergamon
Press, NuevaYork, 502 p.
Förstner U. y Wittmann G.T.W (1981).
Heavymetal
pollutionintheaquaticenvironment(2aed.)
.
Springer­Verlag, Nueva York.
FuchsS., HaritopoulouT., SchaferM. yWilhelmi M. (1997).
Heavy metals in freshwater ecosystems introduced by
urban rainwater runoff­monitoring of suspended sol­
ids river sediments and biofilms. Water Sci. Technol.
36,277­282.
GaleN.,AdamsC.,Wixxon B., Loftin K. yHuangY. (2004).
Lead, zinc, copper and cadmium in fish and sediments
from the Big River and Flat River Creek of Missouri’s
Old Lead Belt. Environ. Geochem. Health 26, 37­49.
Garban B., Ollivon D.,CarruA. M. yChesterikoffA. (1996).
Origin, retention and release of trace metals from
sediments ofthe River Seine. Water,Air Soil Pollut. 87,
363­381.
GoncalvesM., Nogueiras J., Figeiras J., Putnis C. yAlmeida
C. (2004). Base­metal and organic content in stream
sediments in the vicinity of a landfill. Appl.
Geochem.19,137­151.
Kabata­PendiasA. yPendias H. (1992).
Traceelementsin
soilandplants
, CRC Press, Boca de Raton, AnnArbor,
Londres, 365p.
Maddock J., Santos M. y Marinho R. (1988).
Eichhornia
Crassipes
as biological monitor of heavy metals in
surface waters. En:
Metalincoastalenvironmentof
LatinAmerica
, PringVerlag, Berlín, 297 p
Martin M. y Coughtrey P. (1981).
Biologicalmonitoring
ofheavymetalpollution
. Applied Science Publishers,
Londres, 373p .
Miller N.J. yMiller J.C. (2002).
StatisticandChemometrics
forAnalyticalChemistry
(4a ed.). Prentice Hall,
NuevaYork, 278 p.
Niño­Sulkowska M. yLotA. (1983). Estudiodemográfico
del lirio acuático
Eichhorniacrassipes(Mart.)
Solms:
dinámica de crecimiento en dos localidades selectas
de México. Bol. de la Soc. Bot. de Méx. 45, 71­83.
Persaud D., Jaagumagi R. yHayton A. (1993)
.Guidelines
fortheprotectionandmanagementofaquatic
sedimentqualityinOntario.
Ontario Ministry of the
Environment, Ottawa, Ontario. 23 p.
Rubio R., López­Sánchez J. F. y Rauret G. (1991). La
especiación sólida de trazas de metales en sedimentos.
Aplicación a sedimentos muy contaminados. Anal.
Quím.87,599­605.
Sakai H., KojimaY. ySaito K. (1986). Distribution ofheavy
metals in water and sieved sediments in the Toyohira
River. Water Res. 20, 559­567.
St­Cyr L., Cattaneo A., Chasse R. y Fraikin C. (1997).
Technical evaluation of monitoring methods using
macrophytes, phytoplankton and periphyton to assess
the impact of mine effluents on the aquatic
environment. Canada Center for Mineral and Energy
Technology, Canadá, 218 p.
TessierA., Campbell P.G.C. yBisson M. (1979). Sequential
extraction procedure for the speciation of particulate
tracemetals.Anal. Chem. 51, 844­851.
USEPA(US Environmental ProtectionAgency) (1997).The
incidence and severity of sediment contamination in
surface waters ofthe UnitedStates. EPA823­R­97­006.
UseroJ., Morrillo J. yGracia I. (1997). Contaminación por
metales en sedimentos acuáticos. Tecnología del agua
166,44 ­50.
Vesk P. A. y Allaway W. G. (1997). Spatial variation of
copper and lead concentrations of water hyacinth
plants in a wetland receiving urban run­off. Aquat.
Bot. 59, 33­44.
Xiaomei L., Maleeya K., Prayad P. y Kanuporn H. (2004).
Removal of cadmium and zinc by water hyacinth
Ei­
chhorniaCrassipes.
Sci.Asia 30, 93­103.
logo_pie_uaemex.mx