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Impacto de la Contaminación del Suelo en los Vegetales de Consumo

Juan Manuel Madariaga

•IBeA: Ikerketa eta Berrikuntza Analitikoa• http://www.kimika-analitikoa.ehu.es/s0171

giibecon/eu/contenidos/informacion/gi0031_responsables/eu_00031_re/00031_responsables.html

• Liderado por Juan Manuel Madariaga

• 14 profesores de Universidad

• 5 investigadores contratados doctor

• 17 alumnos de doctorado con becas oficiales

• Departamento de Química Analítica; Facultad de Ciencia y Tecnología (Campus de Leioa)


http://www.kimika-analitikoa.ehu.es/s0171 giibecon/eu/contenidos/informacion/gi0031_responsables/eu_00031_re/00031_responsables.html�



SOMOS QUÍMICOS ANALÍTICOS

• Desarrollo y optimización de métodos de análisis:

Metales pesados (Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Sn, Zn) y metaloides (As, Hg)

PAHs, PCBs, pesticidas,…

• Aplicación en el medio ambiente (procesos, transporte,...)


http://www.deviajepornavarra.com/wp-content/uploads/selva-de-irati.jpg�

Control de la contaminación químicaSistemas acuáticos, suelos y atmósfera

SEDIMENTOS, SUELOS, AGUAS, PECES, MOLUSCOS, MUSGO, LI

QUEN, HOJAS,…

Recursos Naturalesy Salud


• Innovación en la alta cocinaAceites aromatizadosGeneración, transporte, atrape y desorción de aromas

• Extracción de Compuestos Bioactivos para valorizar residuos

• Transferencia de ContaminantesProductos de la huerta


• Metales: Pb, Cd, Hg, Sn• PAHs (PolyAromatic Hydrocarbons): Benzo(a)pireno• PCBs (PolyChlorinated Biphenyls): PCB 77, PCB 126,…

• Carne de pescado, moluscos, cereales, legumbres, hortalizas, frutas,…


Calidad de la materia prima

Productos de la huerta (Donostia):• Tomates, pimientos, acelgas, alcachofas,

frambuesa,…• Tierra de cultivo

Pb207.2

Sn118.7

Cd112.4

Mn54.9

Fe55.8

Co58.9

Cu63.5

Ni58.7

Zn65.4

As74.9

Mg24.3

Al27.0



Conc. (mg/kg) Al As Cd Co Cr Cu Fe Mn Ni Pb Sn V Zn

Huerta no Contaminada

19903 2.9 <DL <DL <DL 89.9 8939 244 12.9 21.6 2.8 17.8 193

VIE-A huerta - 23 0.8 8 30 12 - - 15 25 - - 70

VIE-B huerta - 30 5.0 20 200 80 - - 110 120 - - 500

Huerta Contaminada

28130 20.4 0.4 27.8 42.0 115 22510 1144 35.0 526 8.1 44.1 1128

Frambuesa 24 0.106 0.012 0.055 0.51 3.5 42 13.6 0.47 0.29 0.054 0.29 24

Pimiento 1.70 0.125 0.086 0.085 0.95 14.5 66 20 0.34 0.13 0.0093 0.45 31

Acelga 178 0.36 0.158 0.192 3.0 13.1 199 128 1.02 3.4 0.45 0.62 46

Tomate 1.82 0.23 0.069 0.048 0.89 13.2 58 17.4 0.193 0.35 0.034 0.27 28

Alcachofa 172 0.45 0.44 0.177 1.71 8.7 197 125 0.97 2.7 0.28 0.65 43

DONOSTIAFrambuesa, pimiento, acelga, tomate, alcachofa

Tierras de cultivo y referencias

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

Tomato Raspberry Pepper Chard Artichoke

c (m

g/Kg

)

Pb

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

Tomato Raspberry Pepper Chard Artichoke

c (m

g/Kg

)

Cd

Donostia

CE 1 881 /2006:

• cPb < 2 mg/Kg en hortalizas (no de hojas)• cPb < 6 mg/Kg en hortalizas de hojas• cCd < 1 mg/Kg en hortalizas (no de hojas)• cCd < 4 mg/Kg en hortalizas de hojas


Tomate Frambuesa Pimiento Acelga Alcachofa Tomate Frambuesa Pimiento Acelga Alcachofa


Ind. Bioacum. Al As Cd Co Cr Cu Fe Mn Ni Pb Sn V Zn

Frambuesa 0.085 0.52 3.0 0.20 1.21 3.0 0.19 1.19 1.34 0.06 0.67 0.66 2.12

Pimiento 0.006 0.61 21.5 0.30 2.26 12.6 0.29 1.75 0.97 0.03 0.11 1.02 2.75

Acelga 0.633 1.76 39.5 0.69 7.14 11.4 0.88 11.2 2.91 0.65 5.56 1.40 4.08

Tomate 0.006 1.13 17.2 0.17 2.12 11.5 0.26 1.52 0.55 0.07 0.42 0.61 2.48

Alcachofa 0.611 2.21 110.0 0.64 4.07 7.6 0.88 10.9 2.77 0.51 3.46 1.47 3.81

Indice de Bioacumulación = 100 * C planta /C huerta


• Verduras y hortalizas: 218 g/día y persona

• El tomate es la verdura y hortaliza que más se consume (%27)

• Cada persona de la CAPV consume 60 g de tomate/día

Dieta/persona en la CAPV

Fruta

Esne/Esnekia

Barazki/ortuariak

Zerealak

Haragiak

Arrainak

Patatak

Arraultzak

Besteak

Alkoholdun edariak

Alkoholik gabeko edariak

CONTAMINACIÓN METÁLICA EN LOS TOMATES

TIERRA

AIRE

Deposición húmeda

Pesticidas

Fertilizantes químicos y naturales

Riego

Deposición seca:

- Tráfico

- Minería

- Industria

- Actividad ciudades


ACUMULACIÓN METÁLICA EN LA PLANTA DEL TOMATE

RAÍCES(Almacén de metales)

HOJAS

FRUTO DEL TOMATE

TRONCO

Absorción de componentes metálicos por las raíces

Absorción de componentes metálicos por las hojas, tronco y fruto debido a la deposición

• Índice de movilidad muy pequeño

• En caso de transporte, hacia hojas (transpiración)

• Gran resistencia ante metales pesados, acumula pocos metales en el fruto


METALES EN LOS TOMATES Y LEGISLACIÓN

VIE-B en tierraestablecido por elG.V.(mg/kg):

As = 30Cd = 5Cr = 200Cu = 10000Ni = 110Pb = 120Zn = 10000

Concentración máxima establecida por la Unión Europea(mg/kg peso fresco):

Pb = 0.1Cd = 0.05

(mg/kg peso seco):

Pb = 2.0Cd = 1.0

Cantidad máxima deingesta permitidaestablecida por laWHO (µg/kg pesocorporal):

Pb = 25Cd = 7As inorgánico = 15Sn = 6.3Hg = 5


Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, Sn, V, Zn

13 huertasFrutos de plantas de tomate

Tierras de cultivo


¿ QUÉ Y CÓMO MUESTREAMOS ?

• Tierra: Alrededor de la planta de tomate

• Tomate: 500 g

100 g de tierra (10 cm)1 m

1 m


http://www.google.de/imgres?imgurl=http://www.plantasyjardines.es/wp-content/uploads/2010/01/tomate.jpg&imgrefurl=http://www.plantasyjardines.es/tomate-para-las-plantas/&usg=__ML54onIz7p6wJYswXIXYzZ3h7A8=&h=349&w=317&sz=26&hl=es&start=4&zoom=1&itbs=1&tbnid=EQ1JCBL7H0NUvM:&tbnh=120&tbnw=109&prev=/images%3Fq%3Dtomate%26hl%3Des%26gbv%3D2%26tbs%3Disch:1�


CONCENTRACIÓN METÁLICA EN LOS TOMATES Y LEGISLACIÓN

Metales con las concentraciones más altas en los tomates (mg/kg)

Límites de la legislación Europea (mg/kg peso fresco):

Cd 0.05 mg/kgPb 0.1 mg/kg

Dima CCd 0.31 mg/kg peso secoDonosti CPb 0.35 mg/kg peso seco

A PESO FRESCO

Dima CCd 0.016 mg/kg peso fresco.Donosti CPb 0.018 mg/kg peso

fresco.

Contenido de agua: %95


CONCENTRACIÓN METÁLICA EN LOS TOMATES Y LEGISLACIÓN

Metales con las concentraciones más altas enlas tierras de cultivo (mg/kg)


CONCENTRACIÓN METÁLICA EN LAS HUERTAS Y LEGISLACIÓN

Legislación del Gobierno Vasco (VIE-B mg/kg peso seco):

Cu 10000 mg/kgZn 10000 mg/kg




Cd 5 mg/kg




As 30 mg/kgCr 200 mg/kgNi 110 mg/kgPb 120 mg/kg

Donostia CPb 515 mg/kgLemoa CPb 146 mg/kg

TIERRA MODIFICADA!!!



0200400600

Pb, mg/Kg (Tierra)

0.00.10.20.30.4

Pb, mg/Kg (Tomate)

0.00.40.81.21.6

Cd, mg/Kg (Tierra)

0.00.10.20.30.4

Cd, mg/Kg (Tomate)

Cumple normativa CE 1881/2006?

CE 1881/2006: cPb < 2 mg/Kg en hortalizas (no de hojas)

CE 1881/2006: cCd < 1 mg/Kg en hortalizas (no de hojas)



TRATAMIENTO QUIMIOMETRICO DE LOS DATOS

Análisis de Componentes Principales en Suelos



Análisis de Componentes Principales en Tomates

Lemoa y Donostia se agrupan con Cd y Pb pero también con Mn

El tomate de Dima es el que posee la mayor concentración de metales:

CCd, Cr, Fe, Mn, Ni, Sn, V eta Zn

Barrika CAs

Donostia y Lemoa CPb , CCd y CMn

Zamudio CCu y Arteaga CAl

PERO TODOS ESTAN POR DEBAJO DE LOS LÍMITES DE CONCENTRACIÓN METÁLICA ESTABLECIDOS POR LA LEGISLACIÓN EUROPEA

METALES EN TOMATES


0

5

10

15

20

25

0 500 1000 1500

CM

n To

mat

e

CMn Tierra

Hay Correlación Significativa de Mn en Tierra-Tomate



Pero ¿ Cómo son los mecanismos deIncorporación, transporte, acumulación, detoxificación?

Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, Sn, V, Zn

+Tierra de cultivo


Imagen ED-XRF:

Distribución elemental en superficies (escala macro)

SEM-EDS:

Distribución elemental en superficies (escala micro)


A

B

C

Análisis no destructivo de la planta y fruto

Tallos

Frutos Hojas

Raices


Partes de la raíz del Tomate Solanum lycopersicum

rh: rhizomacor: cortex

cc: cilindro central


Br Cl

K


Zn Sr

Mn

Cu

K/Cl/Br


Sn

FeCa

K/Cl/BrZn/Sr

Cu/Mn


Ti

K/Cl/BrZn/Sr

Cu/Mn

CaFe

Sn


Tallos Raíces

Frutos Hojas


Partes del Tallo del Tomate Solanum lycopersicum

Cortex

Phloema

CambiumXylema


K

ClBr

Cortex

Phloema

Cambium

Xylema


Zn

K Cl

Cu Mn

Fe Ca Sr

Cortex

Phloema

Cambium

Xylema K/Cl/BrCuMn


Ti

Cortex

Phloema

Cambium

Xylema

Sn S

K/Cl/BrCuMn


Hojas

Tallos Raíces

Frutos


Apex

Margen de la hoja

Lamina o Blade

Venas Secundarias o laterales

Venas Primarias


Cl K

Zn

Br

Sr


S

Ca Mn

Cu


FeSn


Lamina o Blade

BaseTallo

Venas Secundarias

Venas Primarias

Peciolo


K Br Cl

SrZn


Mn

S Cu Sn


• Cl, Br, K, Ca, Zn y Sr se acumulan en las venas primarias de las hojas (también en las venas secundarias)

• S, Cu y Sn presentan una distribución similar (en la lámina o blade) aunque es irregular

• Mn, Fe y Ti No se distribuyen por las venas


Frutos Hojas

Tallos Raíces


Corte Longitudinal del fruto

PepitasPlacenta

Endocarp y mesocarp PulpaPiel

Placenta


S Cu SnCa Sr

KFe

Placenta


PepitasPlacenta

Endocarp y mesocarp PulpaPiel

Corte Longitudinal del fruto


S

Ca Sn

Fe K

EndocarpEpicarp Mesocarp

Ca

Fe


El fruto del Tomate almacena algunos elementos (K, Ca, Fe, Sr and ¿¿Sn??)

Elementos Fuente Distribución Similar

Br, Cl y K Aerosol Marino En el total de la planta

S y Cu Fumigación Hojas

Cu y Mn Natural Raíces, Tallos (y Fruto)

Sr y Zn Tráfico Raíces

Ca y Fe Natural En el total de la planta

Sn Tráfico o ¿¿Natural?? Fruto

Ti Natural Puntual


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