UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS …repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/29604/1/Tesis...

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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES

CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL

DETERMINACION DE PLOMO Y CROMO EN TRAMO DEL RIO VINCES EN

SECTOR LA BOCANA DEL CANTON SALITRE– ECUADOR. PROPUESTA DE

PREVENCIÓN Y REMEDIACIÓN

TESIS DE GRADO PREVIO A LA OBTENCION DEL TITULO DE

INGENIERO AMBIENTAL

AUTOR: FAUSTO JAVIER YAGUAL SALINAS

TUTOR: DR. WILSON POZO GUERRERO, PhD.

GUAYAQUIL

2018

DEDICATORIA

Este trabajo y logro va dedicado a Dios, mis padres, mi familia y amigos que me han brindado su

apoyo y buenos deseos en el proceso de tesis y en la vida.

AGRADECIMIENTO

Agradezco principalmente a Dios por permitir que este logro sea posible.

A mi madre Carmita Salinas Guevara, mujer que me inspira día a día y con amor y sabiduría me

enseñó a perseverar hasta alcanzar mis metas.

A mi padre Fausto Yagual Saltos por ser ese gran amigo, símbolo de fortaleza y valor que estado

ahí para apoyarme en todo momento.

A toda mi familia Yagual y Salinas por brindarme todos sus ánimos y energía para seguir

adelante.

A mi tutor Dr. Wilson Pozo Guerrero y revisor Dr. Jose Luis Sánchez Cortéz por ser guías cuyas

directrices me ayudaron mucho en este trabajo.

A la Msc. Mariuxi Mero y Dra. Beatriz Pernía por darme luces que necesité para este trabajo.

A mis amigos de la facultad de Ciencias Naturales con quienes he compartido muy buenos

momentos a lo largo de toda la carrera y siempre los llevaré conmigo.

A mis amigos de La Joya Runner quienes me han motivado e introducido en el deporte, práctica

que me ha ayudado mucho en mi diario vivir.

A mis queridos mentores Carlos y Valentina por ser grandes guías que me brindaron todo su

apoyo y han sido fundamentales en este proceso.

Y a todas las demás personas que me han dado sus ánimos y han sido copartícipes de este gran

logro.

INDICE Pág

1.- INTRODUCCION ....................................................................................................................1

1.1.- Generalidades ......................................................................................................................1

1.2.- Planteamiento del Problema ...............................................................................................2

1.2.1.- Ubicación del Contexto de Estudio .........................................................................2

1.2.1.1.- Salitre, Ecuador .........................................................................................3

1.2.1.2.- Geología y Suelos ......................................................................................3

1.2.1.3.- Flora y Fauna .............................................................................................3

1.2.1.4.- Sistema Hidrológico ...................................................................................4

1.2.1.5.- Calidad de Agua .........................................................................................4

1.2.2.- Situación Conflicto ..................................................................................................5

1.2.3.- Formulación y Sistematización del Problema .........................................................5

1.2.4.- Delimitación del Problema ......................................................................................7

1.3.- Justificación ........................................................................................................................7

1.4.- Objetivos .............................................................................................................................8

1.4.1.- Objetivo General ......................................................................................................8

1.4.2.- Objetivos Específicos ..............................................................................................8

1.5.- Hipótesis ...........................................................................................................................10

1.5.1.- Matriz de operacionalización de las variables ........................................................10

1.6.- Delimitación del área de estudio .......................................................................................11

2.- ANTECEDENTES..................................................................................................................12

2.1.- Marco Teórico ...................................................................................................................12

2.1.1.- El Agua ..................................................................................................................12

2.1.2.- Contaminantes .......................................................................................................12

2.1.3.- Metales Pesados .....................................................................................................13

2.1.4.- Plomo .....................................................................................................................13

2.1.4.1.- Historia del Plomo alrededor del mundo ................................................15

2.1.4.2.- Plomo en Europa ......................................................................................16

2.1.4.3.- Caso de Plomo en África: Lago Muhazi, Rwanda ...................................16

2.1.4.4.- Caso de Plomo en Norteamérica: México................................................17

2.1.4.5.- Plomo en Centroamérica: Cuba ...............................................................17

2.1.4.6.- Plomo en Sudamérica: Perú .....................................................................18

2.1.4.7.- Plomo en Sudamérica: Ecuador ..............................................................18

2.1.5.- Cromo .....................................................................................................................19

2.1.5.1.- Cromo en el mundo ..................................................................................20

2.1.5.2.- Cromo en Europa: España .......................................................................21

2.1.5.3.- Cromo en Norteamérica: México y Estados Unidos ...............................21

2.1.5.4.- Cromo en Sudamérica: Argentina ............................................................22

2.1.5.5.- Cromo en Ecuador ...................................................................................22

2.1.6.- Procesos de remediación de contaminantes ............................................................23

2.1.6.1.- Mecanismos convencionales de remediación ..........................................23

2.1.6.1.1.- Filtración Convencional por Membrana ...............................23

2.1.6.1.2.- Ósmosis Inversa....................................................................24

2.1.6.1.3.- Electrodiálisis .......................................................................24

2.1.6.1.4.- Nanofiltración ......................................................................24

2.1.6.1.5.- Ultrafiltración .......................................................................24

2.1.6.1.6.- Intercambio Iónico................................................................24

2.1.6.1.7.- Fotocatálisis ..........................................................................25

2.1.6.2.- Biorremediación ......................................................................................25

2.1.6.2.1.- Unión a Metales ....................................................................25

2.1.6.2.2.- Precipitación Química Extracelular ......................................29

2.1.6.2.3.- Biometilación y volatilización ..............................................29

2.1.6.2.4.- Reacciones REDOX ............................................................29

2.1.6.2.5.- Biorremediación de Plomo ...................................................30

2.1.6.2.6.- Biorremediación de Cromo VI .............................................32

2.1.6.3.- Fitorremediación .....................................................................................34

2.1.6.3.1.- Fitoestabilización ..................................................................35

2.1.6.3.2.- Fitoextracción .......................................................................35

2.1.6.3.3.- Caso de Fitoextracción: Cromo VI .......................................38

2.1.6.3.3.1.- Heliconia Psittacorum ....................................38

2.1.6.3.4.- Fitovolatilización .................................................................39

2.1.6.3.5.- Fitoestimulación ...................................................................39

2.1.6.3.6.- Fitofiltración ........................................................................40

2.1.6.3.7.- Depuración de aguas con Organismo vegetal: Macrófitas

Acuáticas .............................................................................40

2.1.6.3.7.1.- Jacinto de agua (Eichhornia crassipes) ..........41

2.1.6.3.7.2.- Sistemas de depuración ..................................42

2.1.7.- Investigaciones de Plomo y Cromo en Ecuador .....................................................45

2.1.7.1.- Determinación de cromo, plomo y arsénico en aguas del canal de riego

Latacunga – Salcedo - Ambato y evaluación de la transferencia de

dichos metales a hortalizas cultivadas en la zona; mediante

espectrofotometría de absorción atómica ..............................................45

2.1.7.2.- Determinación de cadmio y plomo en agua y

sedimento del estero ―El Macho‖ de la ciudad de Machala ..................46

2.1.7.3.- Evaluación ambiental de la calidad de agua del Rio

Santa Rosa y lineamientos para un Plan Ambiental en agua superficial

...............................................................................................................46

2.1.7.4.- Concentración de metales pesados (Cr total, Pb, Cd)

en agua superficial y sedimentos en el estero salado (Guayaquil) ........48

2.1.7.5.- Evaluación del contenido de metales pesados en las

aguas y el sedimento del río Babahoyo, en el tramo comprendido entre

las localidades de Babahoyo y Samborondón .......................................49

2.1.7.6.- Propuesta de desarrollo de un biofiltro para remoción de plomo en el

agua de consumo de los pobladores del recinto Yurima – Daule ..........49

2.2.- Marco Legal .....................................................................................................................51

2.2.1.- Constitución de la República del Ecuador ..............................................................51

2.2.2.- Ley Orgánica de recursos hídricos, usos y aprovechamiento

del agua ..................................................................................................................51

2.2.3.- Acuerdo Ministerial No. 061, reforma el Libro VI del Texto

Unificado de Legislación Secundaria del Ministerio del

Ambiente ...............................................................................................................52

2.2.3.1.- Sección III Calidad de componentes abióticos ........................................52

2.2.3.2.- Acuerdo Ministerial No. 097- A, Anexo 1. Norma de

calidad ambiental y de descarga de efluentes al

recurso agua. Reforma al Libro VI del TULSMA .................................52

2.2.3.3.- Acuerdo Ministerial No. 097- A, Anexo 2. Norma de

calidad ambiental del recurso suelo y criterios de

remediación para suelos contaminados. Reforma al

Libro VI del TULSMA ...........................................................................53

2.2.4.- Normativa Internacional .........................................................................................54

2.2.4.1.- Canadian Environmental Quality Guidelines: Water

Quality Guidelines for the Protection of Aquatic Life ...........................54

2.2.4.2.- Canadian Environmental Quality Guidelines: Sediment

Quality Guidelines for the Protection of Aquatic Life ...........................54

2.2.4.3.- National Recommended Aquatic Life Criteria (EPA) .............................54

3.- METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION ....................................................................55

3.1.- Determinación de Puntos de Muestreo en tramo del Rio Vinces .....................................55

3.1.1.- Coordenadas Geográficas .......................................................................................55

3.2.- Toma de muestras In-Situ .................................................................................................56

3.2.1.- Materiales para la toma de muestras .......................................................................56

3.2.2.- Muestreo en agua ....................................................................................................56

3.2.3.- Muestreo en sedimento ...........................................................................................56

3.3.- Registro de Datos ..............................................................................................................56

3.4.- Identificación y conservación de la muestra .....................................................................57

3.5.- Medición de contaminantes: Plomo y Cromo en agua .....................................................57

3.5.1.- Estándares de 1, 5 y 9 mg/L para la curva de calibración de Plomo .....................58

3.5.2.- Estándares 1, 2 y 4 mg/L para la curva de calibración de Cromo .........................58

3.5.3.- Preparación de Estándares de Control de la digestión ............................................58

3.5.4.- Procesamiento de datos y cálculo de resultados .....................................................59

3.6.- Medición de Plomo y Cromo en sedimento ......................................................................59

3.6.1.- Secado .....................................................................................................................59

3.6.2.- Disgregación y tamizado ........................................................................................59

3.6.3.- Pesado de muestras .................................................................................................59

3.6.4.- Digestión .................................................................................................................60

3.6.5.- Medición .................................................................................................................60

4.- ACCIONES Y RESULTADOS .............................................................................................61

4.1.- Determinación de Plomo y Cromo ...................................................................................61

4.2.- Comparación con la normativa legal ambiental nacional e internacional ........................61

4.3.- Identificación de Fuentes de Contaminación ambiental ...................................................61

4.4.- Medidas de Prevención .....................................................................................................62

4.5.- Propuesta de Monitoreo ....................................................................................................65

4.6.- Propuesta de Remediación ................................................................................................65

4.6.1.- Fitorremediación: Fitoextracción ............................................................................65

4.6.1.1.- Mecanismo y Diseño de Depuración de Contaminantes en Río Vinces ..66

5.- DISCUSION ............................................................................................................................67

6.- CONCLUSIONES ..................................................................................................................70

7.- RECOMENDACIONES ........................................................................................................70

8.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .................................................................................71

9.- ANEXOS..................................................................................................................................79

Índice de Tablas

Tabla 1.- Matriz de Operacionalización de Variables ...................................................................10

Tabla 2.- Microorganismos utilizados en biosorción de Plomo ....................................................31

Tabla 3.- Microorganismos más utilizados en biorremediación de Cromo ...................................33

Tabla 4.- Coordenadas Geográficas de los Puntos de Muestreo ....................................................55

Tabla 5.- Registro de Muestras Recolectadas ................................................................................57

Tabla 6.- Medidas de Prevención...................................................................................................63

Índice de Gráficos y Mapas

Gráfico 1.- Árbol de Problemas .......................................................................................................6

Gráfico 2.- Árbol de Objetivos ........................................................................................................9

Mapa 1.- Ubicación del área de estudio ―Sector La Bocana‖ ........................................................11

Índice de Figuras

Figura 1.- Transporte de Contaminantes en el ambiente ...............................................................14

Figura 2.- Microorganismos empleados en bioadsorción de metales ............................................27

Figura 3.- Bioadsorción de metales en levadura sin tratamiento o con tratamiento ......................28

Figura 4.- Máxima capacidad de Biosorción de Plomo a pH 7 .....................................................31

Figura 5.- Remoción de cromo VI por cepas bacterianas aisladas ................................................33

Figura 6.- Remoción de Cr VI en función del tiempo de contacto ................................................34

Figura 7.- Proceso de fitoextracción ..............................................................................................35

Figura 8.- Tolerancia y Acumulación de Metales Pesados ............................................................37

Figura 9.- Principales fitoquelatinas implicadas en la tolerancia y/o acumulación de metales

pesados ......................................................................................................................37

Figura 10.- Morfología de la macrófita flotante Eicchornia crassipes ..........................................41

Figura 11.- Porcentajes de remoción (% R) y potencial de acumulación (PA) de Plomo y Cromo

empleando plantas acuáticas neotropicales. µ: Microcosmos, M: Mesocosmos, G:

Grande. Tomado de Caviedes Rubio et al. (2016)....................................................42

Figura 12.- Criterios de diseño de sistemas de tratamiento de aguas residuales domésticas con

jacintos tomado de EPA Fuente: Martelo & Lara Borrero (2012). ..........................43

Figura 13.- Criterios de diseño de sistemas de tratamiento de aguas residuales crudas con jacintos

(India). Fuente: Romero, 2004; Martelo & Lara Borrero, 2012. ..............................43

Figura 14.- Diagrama funcional del sistema de humedales y macrófitas utilizadas en depuración

de contaminantes. Fuente: Ramos, Rodríguez y Martínez (2007)............................44

Figura 15.- Porcentajes de remoción de Pb en los distintos sustratos utilizados como biofiltros.

Fuente: Ramírez Moreira (2017). .............................................................................50

Figura 16.- Porcentajes de Remoción de Pb en Azolla sp. viva y seca diferenciada por tamaños.

Fuente: Ramírez Moreira (2017). .............................................................................50

Figura 17.- Límite máximos Permisibles para Cromo Total y Plomo en agua dulce. Fuente:

Acuerdo Ministerial 097-A .......................................................................................53

Figura 18.- Límite máximo Permisible de Cr VI en agua para consumo humano. Acuerdo

Ministerial 097-A .....................................................................................................53

Figura 19.- Criterios de calidad de suelo. Acuerdo Ministerial 097-A ..........................................53

Figura 20.- Tabla de límites máximos permisibles de concentración de Plomo y Cromo VI en

Agua. Fuente: CWQG .............................................................................................54

Figura 21.- Tabla de límites máximos permisibles de concentración de Plomo y Cromo en

Sedimento. Fuente: CWQG ......................................................................................54

Figura 22.- Puntos de Muestreo en Rio Vinces .............................................................................55

Figura 23.- Taller mecánico ...........................................................................................................62

Figura 24.- Construcción de canoas ...............................................................................................62

Figura 25.- Desechos sólidos y líquidos vertidos a orillas del río .................................................62

Figura 26.- Desechos sólidos y líquidos vertidos a orillas del río .................................................62

Figura 27.- Esquema de sistema con especies flotantes ................................................................66

Índice de Anexos

Anexo 1.- Registro fotográfico de fuentes de contaminación hídrica en el área de estudio ..........79

Anexo 2.- Registro fotográfico de desechos y vertidos enviados al cuerpo de agua receptor ......81

Anexo 3.- Registro fotográfico de toma de muestras en área de estudio .......................................83

Anexo 4.- Resultado de Pb y Cr VI en agua. muestra 1A .............................................................85

Anexo 5.- Registro fotográfico de muestra de agua 1A .................................................................86

Anexo 6.- Resultado de Pb y Cr VI en agua. muestra 1B ..............................................................87

Anexo 7.- Registro fotográfico de muestra de agua 1B .................................................................88

Anexo 8.- Resultado de Pb y Cr VI en agua. muestra 1C ..............................................................89

Anexo 9.- Registro fotográfico de muestra de agua 1C .................................................................90

Anexo 10.- Resultado de Pb y Cr VI en agua. muestra 2A ...........................................................91

Anexo 11.- Registro fotográfico de muestra de agua 2A...............................................................92

Anexo 12.- Resultado de Pb y Cr VI en agua. muestra 2B ............................................................93

Anexo 13.- Registro fotográfico de muestra de agua 2B ...............................................................94

Anexo 14.- Resultado de Pb y Cr VI en agua. muestra 2C ............................................................95

Anexo 15.- Registro fotográfico de muestra de agua 2C ...............................................................96

Anexo 16.- Resultado de Pb y Cr VI en agua. muestra 3A ...........................................................97

Anexo 17.- Registro fotográfico de muestra de agua 3A...............................................................98

Anexo 18.- Resultado de Pb y Cr VI en agua. muestra 3B ............................................................99

Anexo 19.- Registro fotográfico de muestra de agua 3B .............................................................100

Anexo 20.- Resultado de Pb y Cr VI en agua. muestra 3C ..........................................................101

Anexo 21.- Registro fotográfico de muestra de agua 3C .............................................................102

Anexo 22.- Resultado de Pb y Cr VI en sedimento. Muestra 1A ................................................103

Anexo 23.- Registro fotográfico de sedimento. Muestra 1A .......................................................104

Anexo 24.- Resultado de Pb y Cr VI en sedimento. Muestra 1B ................................................105

Anexo 25.- Registro fotográfico de sedimento. Muestra 1B .......................................................106

Anexo 26.- Resultado de Pb y Cr VI en sedimento. Muestra 1C ................................................107

Anexo 27.- Registro fotográfico de sedimento. Muestra 1C .......................................................108













RESUMEN

La presente investigación fue para evaluar el grado de contaminación por Plomo y Cromo en el

río Vinces, sector la Bocana de Salitre, siendo éste de importancia recreacional para pobladores y

turistas. Se colectaron muestras de aguas y sedimentos del río cuyos resultados

espectrofotométricos para Pb y Cr VI fueron inferiores al límite detectable del equipo de

espectrofotometría utilizado. Se concluyó que no existe contaminación ambiental por los metales

pesados analizados, hecho que está relacionado al origen de las aguas provenientes de la

cordillera occidental, por lo cual éstas vienen limpias. La presencia de la macrófita Eichhornia

Crassipes también incide en la depuración de contaminantes al ser ésta una especie con potencial

fitorremediador. Se recomienda realizar continuos monitoreos de las aguas y sedimentos del río

Vinces al igual que se plantea una propuesta de fitorremediación con macrófitas acuáticas que

pueda ser utilizada a futuro en caso que se requiera.

Palabras Clave: Cromo, plomo, tóxicos, ecosistema acuático, Fitorremediación.

ABSTRACT

The research objective was to evaluate the degree of contamination by Lead and Chromium in

the river Vinces, ―La Bocana‖ sector from Salitre which has recreational importance for residents

and tourists. Samples of water and sediments from the river were collected whose

spectrophotometric results for Pb and Cr VI were lower than the detectable limit of the atomic

absorption spectrophotometry equipment. It was concluded that it does not exist environmental

pollution by the analyzed heavy metals. This fact is associated to the origin of river Vinces

which comes from the occidental mountain range, so its water comes clean. The presence of

Eichhornia Crassipes sp. also contributes to the pollutants purification due to its

phytoremediation potential. It is recommended to carry out monitoring of river Vinces water and

sediments and a phytoremediation proposal by aquatic macrophytes is set, which can be used in

future in case it is required.

Keywords: Chromium, lead, toxic, aquatic ecosystem, Phytoremediation.

1

1.- INTRODUCCION

1.1.- GENERALIDADES:

El principal recurso que es catalogado como fuente de vida es el Agua. Sin la presencia de ésta,

la vida no puede existir. Es el recurso más valioso, aquel que se debe proteger y cuidar a fin de

garantizar su continuo ciclo y calidad.

Las aguas naturales no tratadas contienen diversas sustancias químicas, físicas y biológicas

disueltas en ellas que obtienen a través del medio que les rodea. Uno de los casos de

contaminación acuática es la presencia de metales pesados que se bioacumulan a través de la

cadena trófica (Orellana, 2005).

Los metales pesados son elementos químicos que presentan una densidad alta, generalmente

tóxicos para los seres humanos y entre los más encontrados en el agua se destaca el mercurio,

níquel, cobre, plomo y cromo (Londoño-Franco et al., 2016).

Estos son encontrados de forma natural en la naturaleza, no pueden ser destruidos o degradados.

Algunos son más tóxicos que otros y pueden ser amenaza para la salud al formar complejos

solubles, ser distribuidos en los ecosistemas y bioacumulados en los tejidos del cuerpo

(Londoño-Franco et al., 2016; Inno-Vita, 2009).

Se encuentran generalmente en partículas a las que estamos expuestos por inhalación, exposición

a suelos y aguas contaminadas por residuos mineros, agrícolas e industriales. Se acumulan en los

organismos vivos y perturban los equilibrios biológicos, provocando efectos tóxicos a corto y/o a

largo plazo. Dependiendo del tipo y concentración pueden provocar problemas como trastornos

del desarrollo, problemas neuro-degenerativos, incluso cáncer (Reyes et al., 2016).

Dos de los metales significativos en cuanto a las consecuencias ambientales y de salud en altas

concentraciones son el Plomo y Cromo. La investigación de la presencia de estos metales

permite conocer las fuentes de contaminación, las rutas de los contaminantes y sus interacciones

con otras sustancias, lo que nos lleva a plantear una propuesta de remediación o fitorremediación

teniendo como norma inicial la prevención.

2

1.2.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.2.1.- Ubicación del Contexto de Estudio

Ecuador es un país situado en América del Sur caracterizado por 3 regiones continentales Costa,

Sierra y Oriente y una Insular que corresponde a las Islas Galápagos. El territorio ecuatoriano

limita al Norte con Colombia, al Sur y Este con Perú y Oeste con el Océano Pacífico con una

extensión de 270.670 Km² y posee una población de 14´483.499 habitantes (INOCAR, 2012;

INEC, 2010).

Existen diferentes tipos de etnia en el país tales como mestizos, indígenas, mulatos y negros. El

Idioma oficial es el español aunque hay una numerosa población nativa, sobre todo en la región

de los Andes y la Amazonía, que hablan el quechua y otras lenguas autóctonas (Mejeant, 2001).

El sistema hidrográfico del Ecuador está definido por la cordillera de Los Andes que cruza el

Ecuador de Norte a Sur, determinando la morfología del territorio. Sus distintos ramales

―Oriental, Occidental y Transversales‖ forman valles interandinos u hoyas que se caracterizan

por poseer riachuelos y ríos que dan origen a un rio principal que atraviesa la cordillera drenando

sus aguas hacia el océano Pacífico o hacia la Amazonía (INOCAR, 2012).

La provincia del Guayas está ubicada en la región Costa con una población de

3’645,483 habitantes y una extensión de 18.661,69 Km², su capital es Guayaquil ciudad conocida

como ―La Perla del Pacífico‖. Su red hidrográfica está formada por la Cuenca del Guayas que

con una extensión de 36.000 km² es una de las más grandes riquezas potenciales con que cuenta

Ecuador y la costa del Pacifico de América del Sur (INEC, 2010; GAD Guayas, 2012).

Dependiendo de las mareas en su desembocadura se puede observar el efecto de los flujos de

agua fluyendo hacia el golfo de Guayaquil y por ende al océano Pacífico o por el contrario aguas

saladas ingresando más allá del Golfo y penetrando en el continente (GAD Guayas, 2012).

El río Guayas tiene como principales afluentes a los ríos Daule y Babahoyo al que afluyen el

Vinces, Pueblo Viejo, Zapotal y Yaguachi forman la red fluvial más densa de la costa y la más

útil para la navegación. La cuenca se encuentra atravesada por un ramal de la Cordillera

Chongón-Colonche, lomo orográfico de unos 400 Km. que parte desde el río Guayas hasta el río

Esmeraldas pasando por la provincia de Manabí. Este también toma el nombre de Cordillera

Costanera (GAD Guayas, 2012).

3

1.2.1.1.- Salitre, Ecuador.

Salitre, antiguamente conocido como Urbina Jado es un cantón de la provincia del Guayas de

Ecuador ubicado a 42 Km. de Guayaquil. Está asentado a 5 m.s.n.m., de clima cálido y húmedo,

una temperatura promedio entre 32°C y 36°C y una precipitación promedio anual de 1500 mm

(GADSalitre, 2015).

El cantón cuenta con una extensión territorial de 39.208,29 has y una población de 57.402

habitantes (INEC, 2010) distribuida en la parroquia urbana Salitre y las parroquias rurales: Gral.

Vernaza, La Victoria y Junquillal. Limita al Norte con el cantón Vinces y Palestina, al Sur con el

cantón Samborondón, al Este con el cantón Baba y Babahoyo y al Oeste con Daule y Santa Lucia

(GADSalitre, 2015).

El cantón posee un territorio plano, de suelo muy fértil y propicio para la producción de cacao,

café, maíz, arroz, caña de azúcar, y el cultivo de frutas tropicales. Sus principales actividades

productivas son la agricultura y ganadería, así como la construcción artesanal de canoas. La

Bocana es un sector de salitre que se encuentra a orillas del rio Vinces, siendo un lugar de

atractivo turístico en ciertas épocas del año (GADSalitre, 2015).

1.2.1.2.- Geología y Suelos.

El Cantón Salitre se encuentra en la Llanura Aluvial con formaciones geológicas holocenas del

periodo cuaternario, con presencia de arcillas marinas de estuario (GADSalitre, 2015).

Posee suelos clasificados dentro de la nomenclatura tipo V, que están constituidos con más del

35% de arcilla del tipo montmorillonita, con presencia de grietas en la época seca, alta capacidad

de intercambio catiónico y suelos del tipo F que son suelos de origen aluvial, de texturas

variables y distribución irregular del contenido de materia orgánica (GADSalitre, 2015).

1.2.1.3.- Flora y Fauna:

La cobertura vegetal natural es de 572,06 HAS, de las cuales 28.34 corresponden a vegetación

arbórea de Bosque seco, el 169.65 a Matorral seco y el 378,00 corresponden a Humedal. Se han

registrado 64 especies de Flora, siendo las familias más representativas Fabacae y Mimosaceae.

El área rural se caracteriza por presentar especies de Prosopis Geoffroea y Pseudosamanea

(GADSalitre, 2015).

Respecto a la fauna, se han registrado 34 especies, pertenecientes a 30 géneros y 18 familias. La

familia más representativa es Ardeidae (garzas), incluyendo especies como Ardea alba,

Egrettathula, E. caerulea (GADSalitre, 2015).

4

1.2.1.4.- Sistema hidrológico:

En el Ecuador se identifican 79 cuencas hidrográficas, agrupadas en 31 sistemas hidrográficos,

24 en la vertiente del Pacífico y 7 en la del Amazonas. La cuenca del Guayas, se divide en 7 sub

cuencas que son las de los ríos Babahoyo, Daule, Jujan, Macul, Vinces, Yaguachi y Drenajes

Menores cada una con sus respectivas microcuencas dando un total de 423 (GAD-Guayas,

2012).

De acuerdo a sus características hidrográficas, el cantón Salitre se encuentra en la Subcuenca del

rio Vinces con una extensión de 4.268,41 Km² y 75 microcuencas, siendo este la principal fuente

hídrica del cantón (GADSalitre, 2015).

La red hídrica de Salitre está compuesta principalmente por el río Vinces que rodea el sector

urbano La Bocana del cantón así como a la parroquia rural ―La Victoria‖. Este río se origina al

suroeste de la provincia de Pichincha y se lo conoce también como río Quevedo antes de transitar

por el cantón Vinces. De este se origina el Rio Las Avispas o Salitre y los demás ríos que

conforman la red son el Pula, Candilejo, Los Tintos, Mastrantal, Bapao, Jigual, Babahoyo y La

Victoria. Además posee humedales, esteros y canales (GADSalitre, 2015).

El Rio Vinces rodea el sector urbano La Bocana del cantón. Debido a las actividades que los

habitantes realizan y el manejo de desechos es de preocupación ambiental la calidad de las aguas

del rio ya que de esta depende la salud de la población y la preservación de los organismos

acuáticos (GADSalitre, 2015).

1.2.1.5.- Calidad de Agua

Salitre está caracterizado por poseer agua dulce que es esencial para todas las formas de vida

presentes en el cantón, este recurso natural se destina para el consumo humano y en la

agricultura es utilizada para irrigar los cultivos. La relación directa entre recursos hídricos y

producción agrícola es de suma importancia debido al constante crecimiento poblacional

(GADSalitre, 2015).

La principal fuente de contaminación del agua en el cantón se da por residuos sólidos, líquidos,

restos orgánicos de animales y plantas y actividad industrial. Según un análisis de parámetros de

calidad de agua enfocado hacia el saneamiento ambiental se obtuvo que excepto los valores de

OD, DBO5 y turbiedad el de Coliformes Fecales para potabilización está del orden de 10.000

nmp /100 ml y los valores no cumplen con la normativa (GADSalitre, 2015).

5

1.2.2.- Situación Conflicto

La contaminación por metales pesados en el Río Vinces es un tema que no ha sido estudiado

previamente, siendo este un ámbito de investigación de importancia para la salud pública ya que

radica en los niveles de toxicidad y bioacumulación que pueden afectar al ser humano y

organismos que habitan en el cuerpo de agua. Es necesario establecer la relación existente entre

los metales a evaluar y las fuentes generadoras de los mismos.

Los iones de Plomo se encuentran dispersos en el ambiente y son peligrosos en altos niveles de

concentración. Es un veneno metabólico e inhibidor de enzimas que puede acumularse en

huesos, cerebro, riñón y músculos. La acumulación de Cr produce afectaciones respiratorias,

dérmicas, ulceras, y el Cromo VI está asociado al cáncer pulmonar (Nava & Méndez, 2011;

Téllez et al., 2004).

El Río Vinces presenta signos de contaminación cuyo origen estaría relacionado principalmente

con actividades agrícolas y ganaderas, así como descargas de residuos y vertidos de los

asentamientos humanos.

En el sector ―La Bocana‖ tanto como otros sectores de la población es práctica común de los

habitantes botar la basura orgánica e inorgánica en el río, descargar las aguas servidas

provenientes de actividades domésticas como comerciales, usar químicos tanto para la pesca

como para la agricultura, que en conjunto afecta la calidad de agua del río y origina graves

afectaciones tanto ambientales como para la salud pública de la comunidad.

1.2.3.- Formulación y Sistematización del Problema

La afectación ambiental detectada mediante observación directa en el Río Vinces debido al mal

manejo de residuos y descargas de aguas servidas que desembocan al río son razones importantes

para realizar el análisis de presencia de contaminación por metales pesados. Las principales

causas de contaminación hídrica son los desechos esparcidos en riberas del río y las descargas de

aguas residuales sin tratamiento.

De acuerdo a la visita al área de estudio se pudo constatar que en el sector urbano La Bocana por

donde pasa el Río Vinces existen varios talleres mecánico-automotrices donde se dan actividades

como reparación de motos, inflado de llantas, lubricadoras, así como venta de pinturas, insumos

agrícolas y veterinarios, fabricación de piezas de cuero, entre otros.

Estas fuentes son los focos causantes de vectores, lixiviados, malos olores y microorganismos

que traen como consecuencia la presencia de enfermedades, la degradación y contaminación del

río impidiendo su uso, perjudicando a la fauna y flora del río y dañando la estética del paisaje.

Las consecuencias ambientales de las afectaciones ambientales resultan en la disminución de

peces en los ríos y afectaciones a la salud.

6

ARBOL DE PROBLEMAS

Y - Variable

Dependiente

X – Variable

Independiente

EFECTO (1)

Afectaciones a la

salud por

contacto humano

con el río.,

toxicidad y

bioacumulación

en la cadena

trófica.

EFECTO (2)

Baja Calidad de vida

en la población por

carencia de manejo

de desechos

provenientes de

fuentes cercanas.

Afecta turismo del

sector.

EFECTO (3)

Vulnerabilidad

de la Población

respecto a

inundaciones

que pueden

aumentar el

problema de

contaminación

por desechos.

Posible Contaminación hídrica por presencia de

Metales Pesados (Pb y Cr)

EFECTO (4)

Incremento de

contaminación

por lixiviados en

el río.

Incidencia en

afecciones a la

salud por

contacto dérmico

con este.

CAUSA (1)

Residuos sólidos y

líquidos provenientes

de actividades

domésticas y

comerciales. Falta de

tratamiento.

Residuos de

Talleres de Pintura,

Mecanica,

Soldadura,

Carpinteria, mercado

entre otros a orillas

del río.

CAUSA (2)

Malas prácticas

ambientales como

ubicación del

Mercado y zonas

comerciales

cercanas al Río.

Mal Manejo de

Desechos.

Falta de una

Cultura Ambiental.

CAUSA (3)

Falta de Red

de

Alcantarillado,

Parte de los

Servicios

básicos de la

población.

Falta de

tratamiento de

aguas

servidas.

CAUSA (4)

Arrastre y

transporte de

contaminantes

provenientes de

residuos en

Crecidas del Río

en épocas

invernales.

Gráfico 1.- Arbol de Problemas Elaborado por: Yagual, F.

7

1.2.4.- Delimitación del Problema:

Campo: Evaluación de parámetros de calidad de agua

Área: El ser humano y el recurso agua.

Aspecto: Calidad del agua y su incidencia en la calidad de vida de la población.

Tema: Determinación de plomo y cromo en tramo del río Vinces del cantón Salitre – Ecuador

y propuesta de prevención y remediación.

1.3.- JUSTIFICACIÓN

El presente trabajo investigativo se llevó a cabo con la finalidad de determinar la presencia de

Plomo y Cromo en un tramo del Río Vinces, cantón Salitre y su posible grado de contaminación

hídrica.

La importancia de este estudio radica en afectaciones ambientales producidas debido a la

presencia de desechos, descarga de aguas residuales no tratadas proveniente de asentamientos

humanos, heces fecales, presencia de metales pesados producto de las actividades agrícolas y

ganaderas.

Este estudio está centrado en medir las concentraciones de Plomo y Cromo en el agua para tomar

acciones preventivas o correctoras siendo una gran preocupación el consumo y los diferentes

usos del recurso en la población.

De existir concentraciones elevadas de estos metales se plantearán medidas mitigadoras para

reducir la presencia de éstos y de no encontrar niveles significativos se propondrán medidas de

prevención, ya que debido a las condiciones de pobreza de la mayor parte de la población no

poseen los recursos necesarios para utilizar agua de buena calidad y por ello pueden sufrir graves

enfermedades transmitidas por el agua.

8

1.4.- OBJETIVOS

1.4.1.- Objetivo General

Evaluar la presencia de Plomo y Cromo en agua y sedimento de un tramo de 1.20 Km del río

Vinces Sector La Bocana del cantón Salitre Provincia del Guayas mediante técnica de

muestreo y análisis de laboratorio, para conocer la presencia de contaminación hídrica por

estos metales.

1.4.2.- Objetivos Específicos

Determinar la presencia de Plomo y Cromo en agua y sedimento en la zona de estudio.

Comparar los resultados obtenidos con lo estipulado en los límites máximos

permisibles de cada contaminante en la normativa ambiental nacional vigente para

determinar la toxicidad de los mismos.

Identificar las fuentes de la presencia de metales pesados (Plomo y Cromo) en el

cuerpo de agua y sedimentos.

Diseñar medidas de prevención del caso de encontrarse contaminación por Plomo y

Cromo en el cuerpo hídrico o solo para evitar su presencia futura.

Elaborar la propuesta de remediación en caso exista presencia significativa de

contaminación o para un uso futuro, partiendo desde el origen de los metales (Pb y

Cr), conocer las fuentes de contaminación, las rutas y sus interacciones con otras

sustancias.

9

ARBOL DE OBJETIVOS

HIPOTESIS/META: ELABORAR LA PROPUESTA DE PREVENCION Y

REMEDIACIÓN RESPECTO A LA PRESENCIA DE METALES PESADOS

SUB-FIN (1)

Identificar por

medio de

análisis

espectrofotomé

tricos las

concentracione

s de Plomo y

Cromo en agua

y sedimento.

EVALUAR LA PRESENCIA DE PLOMO Y CROMO EN AGUA Y SEDIMENTO DE TRAMO DEL RIO VINCES PARA

CONOCER LA PRESENCIA DE CONTAMINACION HIDRICA

SUB-FIN (2)

Conocer las

actividades dentro

de la población

que pueden incidir

en la presencia de

metales pesados

en el cuerpo

hídrico

SUB-FIN (3)

Determinar la

gran, media,

mínima o nula

afectación que

posee el río

respecto a la

presencia de

metales pesados.

SUB-FIN (4)

Proponer una vía

de remediación

efectiva frente a la

presencia de Pb y

Cr en el cuerpo

hídrico o medidas

de prevención

ante afectaciones

futuras.

OBJETIVO

ESPECÍFICO

(1)

Determinar la

presencia de

Plomo y Cromo

en agua y

sedimento.

OBJETIVO

ESPECÍFICO (2)

Comparar los

resultados

obtenidos con los

límites máximos

permisibles.

OBJETIVO

ESPECÍFICO (3)

Identificar las

fuentes de

Metales Pesados

OBJETIVO

ESPECÍFICO (4)

Diseñar medidas

de prevención y

una propuesta de

remediación para

remedir o prevenir

la presencia futura

de contaminantes.

Gráfico 2.- Árbol de Objetivos Elaborado por: Yagual, F.

10

1.5.- HIPOTESIS

La presencia significativa de contaminación por metales, desde el origen (Pb, Cr), y sus fuentes,

sus rutas de contaminación y sus interacciones con otras sustancias permitirá efectuar una

propuesta de remediación fundamentada.

1.5.1.- MATRÍZ DE OPERACIONALIZACIÓN DE LAS VARIABLES

HIPÓTESIS VARIABLES /

DIMENSIONES :

INDICADORES

MEDIOS E

INSTRUMENTOS

ELABORAR LA

PROPUESTA

DE

PREVENCION

Y

REMEDIACIÓN

RESPECTO A

LA PRESENCIA

DE METALES

PESADOS

DIMENSION

AMBIENTAL

X1: Evaluar la presencia

de Pb y Cr en el área de

estudio.

X2: Definir grado de

afectación a la población

X3: Diseñar medidas de

remediación frente a

contaminación por Pb y

Cr. Fitorremediación

X4: Diseñar medidas

preventivas de

contaminación por

Plomo y Cromo.

DIMENSION SOCIAL

Y1: Concientizar a la

población sobre calidad

de agua y ambiente.

Y2: Promover la

dinamización de la

economía mediante

gestión de Residuos.

X1: 3 Puntos de

Muestreo, 3 muestras

por c/punto. 1 día

X2: Resultados

comparados con

Legislación

X3: Lineamientos

para remediación:

Modelo experimental

fitorremediación

X4: Lineamientos

para Prevención:

Manejo de Residuos

sólidos

Y1: Lineamientos y

Propuesta de

Prevención de

Contaminantes

Y2:

Lineamientos y

Propuesta de

Prevención de Contaminantes

X1: Análisis de Pb y Cr

en agua y sedimento en

Laboratorio.

X2: TULSMA (2015).

Ac. M. 061, 097-A

X3:

Propuesta de

Remediación biológica

de Pb y Cr.

X4: Propuesta de

Prevención de


Cr.

Y1:

Propuesta de

Prevención de


Cr.

Y2:

Propuesta de

Prevención de contaminación por Pb y

Cr.

Tabla 1.- Matriz de Operacionalización de Variables Elaborado por: Yagual, F.

11

1.6.- DELIMITACION DEL ÁREA DE ESTUDIO

El área de estudio se encuentra ubicado en el tramo del río Vinces que rodea el sector la Bocana

del cantón Salitre, localizado en las coordenadas geográficas 1°49'47.55"S de latitud sur y

79°48'38.19"O de longitud oeste. Este limita al Norte con parte del cantón Salitre, al Sur con el

barrio Nuevo Salitre, al Este con el río Vinces y barrio Durán Chiquito y al Oeste con la

población urbana de Salitre.

Mapa1.- Ubicación del área de estudio ―Sector La Bocana‖ Elaborado por: Yagual, F.

La Bocana es un sector urbano del cantón Salitre que al estar rodeado por el río Vinces, durante

muchos años ha sido sitio de intercambio comercial por via fluvial y area de recreación para los

pobladores. Este poblado al igual que Santa Marianita, Pueblo Nuevo y Vernaza representa un

balneario de importancia turística.

12

2.- ANTECEDENTES

2.1.- MARCO TEORICO

2.1.1.- EL AGUA:

Desde el comienzo de los tiempos el ser humano ha reinado sobre todos los demás seres y

recursos que existen en el planeta. Sin embargo, de un manejo adecuado de los mismos depende

que estos sigan brindando frutos para abastecer a la sociedad y demás seres vivos asegurando un

equilibrio ecológico en consonancia con el medio ambiente (Secretaría de ONU-Agua, 2005).

El agua está constituida principalmente por Oxigeno e hidrogeno, también se puede hallar

materia orgánica y constituyentes orgánicos antropogénicos como Químicos orgánicos sintéticos

y otros utilizados en la industria, hogares y agricultura. Entre los compuestos inorgánicos están

cloruros, fluoruros, nitratos, sodio y metales pesados (Hand, Zhang, & Mihelcic, 2012).

El acceso al agua apta para el consumo humano y la mejora de servicios de saneamiento tiene un

impacto socio-ambiental, ya que permite reducir condiciones de pobreza y es objetivo de la ONU

el cumplir con las metas del milenio en salud. Entre ellas están la reducción de mortalidad

materna e infantil, la lucha contra el VIH/SIDA, paludismo y otras enfermedades (Secretaría de

ONU-Agua, 2005).

Más de 2 millones de personas en países de desarrollo, la mayoría niños, mueren cada año a

causa de enfermedades transmitidas por el agua, saneamiento inadecuado y falta de higiene

(Secretaría de ONU-Agua, 2005).

2.1.2.- CONTAMINANTES

Son considerados contaminantes cualquier agente físico, químico, biológico o radiológico que en

diversas formas y concentraciones produce efectos nocivos en el medio ambiente, alteran su

equilibrio ecológico, afectando la salud y seguridad de la población o ser perjudiciales para la

fauna y flora de los ecosistemas (Elias, 2009; Manahan, 2007).

Estos pueden clasificarse en orgánicos e inorgánicos. Los orgánicos están compuestos

principalmente de átomos de carbono cuyo origen puede ser antropogénico o natural. Estos

pueden ser compuestos orgánicos volátiles (COV’s), semivolátiles (COS), halogenados o no

halogenados, combustibles y explosivos. Entre los inorgánicos existen metales, radionucleidos y

aniones como nitratos y cianuros (Van Deuren et al., 1997).

Cada compuesto posee características propias por las cuales se puede controlar su movimiento y

degradabilidad. La estructura química define la solubilidad, polaridad, volatilidad y las

interacciones que puede ejecutar con otras sustancias. Unos compuestos pueden ser más

reactivos que otros y viceversa (Alexander, 1994; Eweis et al., 1998).

13

La concentración de las sustancias indica la capacidad de remediación que posee el medio frente

a ésta y el nivel de tolerancia de los microorganismos cumple un papel fundamental ya que

compuestos tolerados a bajas concentraciones pueden llegar a ser tóxicos a concentraciones más

elevadas (Alexander, 1994).

La biodegradabilidad o transformación biológica de los compuestos depende de la solubilidad de

los mismos así como la polaridad y carga iónica de las sustancias influyen en su movilidad y

capacidad de adsorción (Eweis et al., 1998; Sellers, 1999). La densidad de un compuesto

comprende la tendencia de la fase inmiscible a flotar o sumergirse en el agua, lugar donde se

quedará concentrado (Bower & Zehnder, 1993).

2.1.3.- METALES PESADOS

Los metales pesados son elementos químicos que presentan una densidad alta, generalmente

tóxicos para los seres humanos y entre los más encontrados en el agua se destaca el níquel,

cobre, mercurio, plomo y cromo (Londoño F. et al., 2016).

2.1.4.- PLOMO

El plomo es un metal pesado blando y maleable, de color gris azulado presente en el ambiente,

resistente a la corrosión, con propiedades tóxicas y acumulativas de manera que al ser absorbido

por el agua o suelo, es acumulado por vegetales o animales ingresando a la cadena alimenticia y

es de fácil transmisión al ser humano (Valdivia, 2005).

Las fuentes de contaminación por plomo suelen ser de acumuladores, tuberías, revestimientos,

pinturas y carburantes utilizados en actividades industriales, que se liberan al ambiente y

depositan en la superficie. Por esta vía, existe contaminación de cultivos y bioacumulación en

animales que alimentan de pasto y en organismos marinos al ingerir plancton con plomo (elika

Fundación Vasca para la Seguridad Alimentaria, 2013).

La bioacumulación de plomo en seres humanos depende de la edad y estado fisiológico del

individuo, cuyos depósitos de acumulación suelen ser en órganos y tejidos como el hígado,

riñón, cerebro y los huesos (Poma, 2008).

La vida media del Plomo inorgánico en sangre es de aproximadamente 30 días, sin embargo, en

los huesos puede durar hasta 30 años (elika Fundación Vasca para la Seguridad Alimentaria,

2013).

El plomo en sí mismo no es degradable, las transformaciones de sus compuestos se dan mediante

luz del sol, el aire y el agua. Cuando el metal es liberado hacia el aire, puede recorrer largas

distancias previo a su deposición en tierra. Una vez en tierra, éste se adhiere a sus partículas y

puede trasladarse al agua subterránea dependiendo de su compuesto (ATSDR, 2007).

14

La siguiente figura muestra el transporte y dispersión de los contaminantes en el medio aire-

suelo-agua.

Figura 1.- Transporte de Contaminantes en el ambiente. Fuente: Ruda, Mongiello & Acosta

(2004)

En los ríos, el Plomo al igual que otros metales tienden acumularse en sedimentos, puede ocurrir

la disolución parcial de los mismos y su paso a las aguas y organismos vivos, como resultado de

cambios fisicoquímicos en las condiciones del río (Tessier et al., 1979).

Los compuestos de Plomo en los cuales se presenta este metal pueden ser orgánicos como el

tetraetilo y tetrametilo de Plomo presente en las naftas, estearato de Plomo utilizado en la

fabricación de plástico e inorgánicos como el litargirio, oxido y dióxido de Plomo (Burger &

Pose, 2010).

Las vías de acumulación en el organismo o contaminación del medio son a través del consumo

de alimentos o bebidas que lo contengan, transmisión al agua por medio de tuberías con

soldaduras de plomo en viviendas antiguas, áreas donde se han usado pinturas a base de plomo

entre otras (Poma, 2008).

Entre los efectos de intoxicación crónica por plomo están la disminución de la fertilidad, bajo

peso y talla al nacer, disminución del coeficiente intelectual y agudeza auditiva, daño renal,

hipertensión, anemia, trastornos digestivos, dificultades para la concentración y memoria, entre

otros (Poma, 2008).

Mediante estudios para determinar la exposición fetal mediante transmisión madre a hijo y se

determinó que el plomo cruza la barrera placentaria y se acumula en los tejidos fetales durante la

gestación. Es decir, a través de la madre se puede intoxicar el feto (Baghurst et al., 1992).

Los valores promedio de plomo hallados en aguas marinas fluctúan entre 0,003 y 0,20 mg/L, por

lo que estos niveles producen mortandad de peces. En áreas con presencia de cultivos los niveles

pueden superar los 360 mg Pb/Kg y cerca de fuentes de contaminación industrial, el suelo

alcanza contenidos de 10 g Pb/Kg o más (Rubio et al., 2004).

15

2.1.4.1.- Historia del Plomo alrededor del mundo:

Las primeras extracciones de este metal datan 3500 A.C. en la región de Anatolia siendo la

intoxicación por plomo uno de los primeros riesgos ambientales descritos a lo largo de toda la

historia de la humanidad (Robles & Sabath, 2014).

En Egipto el plomo fue utilizado como polvo cosmético para los ojos y en esculturas y utensilios

para el culto de la diosa Osiris. En Creta y Sumeria se han encontrado ofrendas y objetos

realizados con este metal. El Corpus hipocrático en sus tratados describe un ataque abdominal

que se le atribuye a un hombre debido a la extracción de metales, revelando así la toxicidad que

pueden contener los mismos (Roble. & Sabath, 2014).

Alrededor del año 3000 A.C. Asia Menor tenía un gran monopolio sobre la producción de plomo

y plata, obtenían el metal por un proceso de tostación con carbón de leña, la lejía se sometía a

copelación para recuperar la plata y del sobrante, el plomo con reducción de carbón (Ubillus,

2003).

En el imperio romano, el uso de este metal aumentó debido a sus propiedades como densidad,

maleabilidad y resistencia a la corrosión para trabajar en vasijas, tuberías y otros utensilios.

También era común la exposición a plomo mediante el uso de polvos faciales y su ingesta como

agente anticonceptivo y de tratamiento de enfermedades de la piel (Robles & Sabath, 2014).

La preparación del vino también era una fuente de contaminación por plomo debido a la adición

del mismo al zumo de las uvas con la finalidad de mejorar su color, sabor y preservación. En la

reproducción de la forma de elaborar el vino se han encontrado valores de plomo de 800mg/L

equivalente a una exposición 16,000 veces mayor a lo recomendado en la actualidad (Robles &

Sabath, 2014).

Los griegos y fenicios con sus factorías abrieron minas de plomo en España que luego los

romanos explotaron para utilizarlas en la elaboración de vajillas, varitas para escribir y tubos

para desplazar agua por acueductos de plomo como sistema de eliminación de agua mediante

tuberías de desagües (Ubillus Limo, 2003).

En Rusia si bien el uso del plomo data de muchos siglos atrás, no es sino hasta el siglo XVIII que

a raíz de la invención de las armas de fuego el plomo se ha venido utilizando en la producción de

proyectiles (Ubillus, 2003).

Un caso de intoxicación por plomo fue el de la muerte del Papa Clemente II en 1047, la

concentración del metal hallado en una de sus costillas fue suficiente para atribuir su

fallecimiento a la intoxicación por este metal (Robles & Sabath, 2014).

Otro de los usos que se le dio en la edad media fue en la búsqueda de generar oro a partir de

otros metales base por los alquimistas y el aprovechamiento de su maleabilidad por Gutenberg en

la elaboración de las primeras imprentas (Robles & Sabath, 2014).

16

Entre la Edad Media y el Renacimiento los orfebres y pintores fueron la población mayormente

afectada por exposición al plomo. En 1473, el médico alemán Ulrich Ellenborg describió

medidas preventivas como ―mantener las ventanas abiertas‖ y ―cubrir la boca con una bufanda‖

(Robles & Sabath, 2014).

Adicionalmente ha existido evidencia geológica de plomo en el mundo a través de análisis de

secciones de hielo depositadas en la isla de Groenlandia ubicadas entre 349 y 511 metros de

profundidad donde se ha encontrado depósitos de plomo de hace 1,500 – 2,300 años (Robles &

Sabath, 2014).

Estas investigaciones han demostrado que durante los siglos VI y V A.C. las concentraciones de

plomo en la atmósfera fueron particularmente elevadas sugiriendo intoxicación. Durante la

civilización romana, aproximadamente 400 toneladas de plomo fueron depositadas en la capa de

hielo de esta isla por la vía de la lluvia y congelamiento (Robles & Sabath, 2014).

2.1.4.2.- Plomo en Europa:

En la provincia de Salamanca, España se determinó la concentración de metales pesados a 180

muestras mediante espectroscopia de absorción atómica comparando los niveles de

contaminación de acuerdo a las comarcas existentes y según aguas de redes de abastecimiento

dedicadas a consumo humano y aquellas pertenecientes a pozos, manantiales, ríos y lagunas

(Blanco et al., 1998).

Se analizaron las aguas de 6 ríos y riveras durante un año en recipientes pet libre de reactivos

transportadas directamente al laboratorio para su análisis. Como resultado se obtuvo que un 28%

de las muestras presentan niveles tóxicos. Entre los factores de contaminación por plomo están la

minería y la liberación del metal desde las tuberías que tienen un carácter acido (Blanco et al.,

1998).

Sin embargo, estos factores no inducen diferencias en los contenidos de plomo del agua. Se

concluyó que los niveles altos se deben mayormente a condiciones hidrogeológicas propias del

terreno sin descartar presencia de vertederos de residuos sólidos y explotaciones mineras

próximas al área de estudio (Blanco et al., 1998).

2.1.4.3.- Caso de Plomo en África: Lago Muhazi, Rwanda

En el Lago Muhazi en Rwanda. se realizó una evaluación de metales pesados donde se

caracterizó la distribución horizontal y vertical de los metales con una investigación realizada

entre julio y octubre de 2007. Los parámetros estudiados fueron cadmio, cromo, cobre, hierro,

plomo, manganeso, zinc, pH y temperatura. Las muestras se recogieron a diferentes

profundidades en el lago utilizando un muestreador de agua Botella Van Dorn (Nhapi et al.,

2012).

17

Los hallazgos indicaron que la concentración media de Pb era 0.292 ± 0.442 mg/L superando los

niveles recomendados para la vida acuática. Los altos niveles de metales pesados se atribuyen a

las prácticas de uso de la tierra como la agricultura no controlada, escorrentía urbana y

actividades mineras alrededor del lago. Se recomendó aislar las principales fuentes de metales

pesados para que se pudieran desarrollar medidas de control apropiadas (Nhapi et al., 2012).

2.1.4.4.- Caso de Plomo en Norteamérica: México

México es uno de los productores más importantes de plomo ocupando entre 1983 y 1987 el

sexto lugar mundial con 180 mil toneladas anuales.

Dos terceras partes del plomo se destina a la producción de óxidos, materia prima para la

industria del hierro y acero, textiles, metalurgia y la industria de celulosa y papel (Saldívar

Osorio et al., 1997).

En un estudio realizado en 2011 en el sistema hidrológico Zahuapan-Atoyac pertenecientes al

estado de Tlaxcala se evaluaron las concentraciones de Plomo y Arsénico presentes como

indicadores ambientales.

El sistema hidrológico ha sido impactado negativamente por descargas de aguas residuales de

origen urbano, y por aguas de campos agrícolas de distintos municipios donde el uso excesivo de

agroquímicos, tanto fertilizantes como plaguicidas, se mezclan con el agua limpia de los

manantiales y este problema aumenta debido a las actividades industriales en otros estados.

Siguiendo la metodología de medición estándar se determinó las concentraciones de metales por

Espectrofotometría de absorción atómica.

Los resultados de concentraciones de arsénico oscilaron de 0.06 a 0.87 mg/L en agua y de 1.3 a

127 mg/Kg en sedimento mientras que el plomo alcanzó niveles hasta de 1.05 mg/L en agua del

sitio denominado El Ojito y 89.5 mg/Kg en sedimento de la estación Apizaco. Estos niveles

superaron las normas establecidas para agua de consumo humano y protección de la vida

acuática (García N. et al., 2011).

2.1.4.5.- Plomo en Centroamérica: Cuba

En la Habana, Cuba se realizó un estudio para determinar los niveles de Plomo y otros metales

presentes en el Río Almendares, para ello se tomaron 15 puntos de muestreo y se realizaron

análisis tanto en sedimentos como en la planta Eichhornia crassipes, durante la temporada de

seca de 2003 y 2004.

Tomando el criterio de relación entre el contenido de metales en sedimento y asimilación en

organismos vivos (Ehler & Luthy, 2003) se seleccionó la planta Eichhornia crassipes (EC),

macrófita concentradora de metales pesados como monitora y biorremediadora de la

contaminación en los ríos tropicales.

18

En los sedimentos se encontraron contenidos de Plomo entre 38,7 y 217,5 mg/Kg. Los niveles en

la planta estuvieron entre 7,0 y 143,0 mg/kg notando que su distribución espacial en la raíz de la

planta fue similar a la de sedimentos del río (Lima Cazorla et al., 2005).

2.1.4.6.- Plomo en Sudamérica: Perú

En La Libertad – Perú se realizó en 2012 un estudio de contaminación por metales pesados en la

Cuenca del Río Moche que se caracterizó por hacer una evaluación del estado actual comparados

con registros de los años 1980.

El objeto de estudio fue analizar los cambios en la concentración de metales pesados en aguas,

suelos y cultivos de la cuenca alta, media y baja del río en distintas épocas del mismo. Para ello,

se realizaron muestreos en 8 estaciones del río Moche y en 4 sectores de sus márgenes para

suelos y cultivos (Huarango Moreno et al., 2012).

Las mediciones se realizaron mediante espectrofotometría de absorción atómica y para su

comparación histórica se tomaron datos de estudios anteriores en época de estiaje donde por

reducción de volumen de agua los niveles son mayores. El valor promedio mínimo de 0.005

mg/L correspondió al año 2010 en la Cuenca Baja mientras que un máximo de 100mg/L se dio

en 1980 en la Cuenca Alta (Huarango Moreno et al., 2012).

2.1.4.7.- Plomo en Sudamérica: Ecuador

El plomo es el contaminante ambiental más peligroso por sus efectos en el crecimiento y

desarrollo de los niños en Ecuador. Una investigación de Fundación Natura en 1991 demostró

que un alto nivel de contaminación ambiental ocasionaba 40% de exceso de plomo en sangre en

los recién nacidos y 180% en escolares de Quito (Oviedo et al., 2000).

En Guayaquil, el incremento de la actividad industrial y el desarrollo urbano en los últimos años

ha provocado un aumento de concentración de metales pesados en el ecosistema estuarino,

debido a las descargas de aguas residuales vertidas directamente a su caudal sin tratamiento,

generando sustancias toxicas que altamente nocivas para los seres vivos (Oviedo et al., 2000).

En otros cantones del Ecuador como es el caso de Salitre, Provincia del Guayas donde existen

tanto el sector urbano como rural, la presencia de estos contaminantes en el recurso suelo, agua o

aire es causa de preocupación debido a las causas generadoras de su presencia y las afectaciones

que producen en la población.

Generalmente, las causas de la presencia de metales pesados en los ríos son la falta de un manejo

adecuado de los desechos, actividades agrícolas y productivas tales como talleres mecánicos,

soldaduras, pintura, entre otros (Ubillus Limo, 2003).

Además, la actividad pesquera es la principal vía de contaminación al consumir organismos que

presenten procesos de bioacumulación.

19

2.1.5.- CROMO:

El cromo es un metal de transición ubicado en el grupo VI-B de la tabla periódica, cuyo número

atómico es 24 y peso atómico 51.99. Se encuentra en la naturaleza en varias combinaciones con

otras sustancias. Está distribuido por toda la corteza terrestre en suelos, rocas, plantas, animales,

agua y emisiones volcánicas, según las condiciones del medio, se puede transformar de una

forma a otra. La mayor concentración se da en las rocas básicas, donde es extraído para su

utilización en diversas actividades industriales (Ramírez-Díaz et al., 2009).

Las principales actividades antropogénicas fuentes de cromo son el refinado de cromo, industria

metalúrgica, industria del cuero y calzado, artes gráficas, gomas, textiles, pinturas, vidrios,

aceites, lubricantes, agentes anticorrosivos en motores diésel, calderas, producción de cemento,

materiales de limpieza, lavado y lejía, tintes para madera, carpintería y minería (Téllez et al.,

2004).

Este elemento metálico presente tanto en el ambiente de forma natural como generado por

actividades humanas existe en distintos estados de oxidación cuyo rango es de -2 a +6, siendo

sus formas más comunes las de cromo (0), cromo (III) y cromo (VI). El cromo metálico (0) se

usa en la fabricación de acero. El Cr(III) y el Cr(VI) en cromado, colorantes, curtido de cuero y

preservación de madera. La forma hexavalente resulta ser tóxica (Ramírez D. et al., 2009).

La diferencia principal entre los estados de oxidación (III) Y (VI) radica en su solubilidad.

Mientras el estado hexavalente se encuentra generalmente en solución formando compuestos

como oxianiones Hidrocromato (HCr ), Cromato (Cr

) o Dicromato ( ), el estado

trivalente es menos soluble y sus derivados se encuentran formando complejos estables con

ligandos orgánicos o inorgánicos (Ramírez D. et al., 2009).

La presencia de altas concentraciones de las formas trivalentes y hexavalentes de cromo en el

ambiente, es dañina para la salud, ya que causan problemas de carácter local, tales como

dermatitis, corrosión del tabique nasal, asma bronquial, el cáncer del pulmón, daño renal, entre

otros.

Dentro de los aspectos de salud, es necesario considerar que el cromo (III) es un elemento

nutritivo esencial que ayuda a usar azúcares, proteínas y grasas y presenta baja toxicidad oral

porque su capacidad de absorción es muy baja, así como su capacidad de penetración en las

células (Téllez et al., 2004).

Diversos trabajos de investigación han demostrado que el Cromo VI es tóxico a tal punto que el

Departamento de Salud y Servicios Humanos (DHHS), la Agencia Internacional para la

Investigación del Cáncer (IARC) y la Environmental Protection Agency (EPA) han determinado

que los compuestos de cromo VI son carcinogénicos en seres humanos (ATSDR, 2008).

20

Las vías de absorción del Cromo son la ingestión, el contacto dérmico y la inhalación, siendo

estas últimas las principales vías de exposición ocupacional. Los compuestos hexavalentes se

absorben rápidamente por cualquier vía (Téllez et al., 2004).

La inhalación de niveles altos de cromo VI puede producir afectaciones a las vías respiratorias

tales como irritación de la nariz, tos, respiración jadeada, úlceras nasales, asma e incluso cáncer

pulmonar (Téllez et al., 2004).

La ingesta de compuestos de cromo puede provocar irritación, úlceras estomacales, tumores

estomacales y anemia (ATSDR, 2008). Luego de entrar al organismo, éste penetra rápidamente

la membrana celular de los hematíes, uniéndose a la fracción globina de la hemoglobina,

localizándose luego en el hígado, bazo, riñón, tejidos blandos y huesos (Téllez, Carvajal, &

Gaitán, 2004).

La genotoxicidad de este elemento también se ha identificado en varios informes científicos

donde la exposición a altas dosis ha provocado abortos en mujeres embarazadas, alteraciones en

el desarrollo reproductivo del feto y bajo peso de nacimiento (elika Fundación Vasca para la

Seguridad Alimentaria, 2014).

Entre los compuestos de cromo que interactúan con los seres vivos constan cromatos, acido

crómico, hidróxido de cromo, dicromatos alcalinos y sulfatos de cromo.

Las concentraciones de este metal reportadas en la atmosfera de países de Europa y América se

encuentran en el rango de 0.001 a 1.1 ppb, en fertilizantes fosfatados de 66 a 245 ppm. En polvos

residuales de incineraciones municipales de 490 ppm, en aguas intercontinentales no

contaminadas de 0.1 a 0.5 ppm y en aguas negras, municipales y residenciales de 0.1 a 36

mg/cápita/día. La toxicidad del cromo como Cromato de Potasio en seres humanos oscila entre

0.5 a 1 g por vía oral (Ramírez-Díaz et al., 2009).

2.1.5.1.- Cromo en el Mundo:

La producción mundial de cromo es de 8 085 000 ton/año. El 11% de esta cantidad es producida

en América Latina, principalmente por Brasil (829 000 ton/año) y Cuba (32 000 ton/año), que

participan activamente en la extracción y producción de cromo, especialmente para la industria

del acero, de materiales refractarios y de producción de vidrio y cemento. El número de

trabajadores expuestos al cromo hexavalente en los Estados Unidos de América, se ha calculado

en 175 000, distribuidos en unas 104 actividades laborales distintas (Galvao & Corey, 1987).

La asociación entre la exposición al cromo y el desarrollo de enfermedades ha sido descrita en

varios análisis epidemiológicos ocupacionales. En investigaciones realizadas a trabajadores

expuestos al cromo III en industrias de producción de óxido crómico y sulfato de cromo, se

encontró que de 32 muertes, 10 fueron por cáncer, incluyendo 3 por tumores bronquiales (Galvao

& Corey, 1987).

21

Diversos autores han estudiado la exposición al cromo en Alemania, Estados Unidos de América

e Inglaterra y han encontrado una mayor incidencia de cáncer pulmonar en los trabajadores

expuestos al metal que en la población general, en un rango de edades de entre 15 y 27 años. La

―International Agency for Research on Cáncer‖ confirmo esta relación (Galvao & Corey, 1987).

Otros efectos como la necrosis del tabique nasal y lesiones de laringe también han sido

estudiados y comparado la relación entre exposición y efecto.

La importancia de este metal en los países de América Latina obedece a la existencia de grandes

yacimientos y a su frecuente utilización en actividades de la industria del vidrio, cemento entre

otras (Galvao & Corey, 1987).

2.1.5.2.- Cromo en Europa: España

En el río Jarama, España se realizó un estudio en 2003 donde se determinó la dispersión del

cromo, en sus formas total y hexavalente, desde las aguas del cauce del río hacia otros

compartimentos del ecosistema: medio intersticial, sedimentos y lagunas de gravera adyacentes

al río. Se tomaron 12 estaciones de muestreo situadas en la zona media del Parque Regional del

Sureste Madrid (Arauzo et al., 2003).

El cromo se encontraba mayormente en su forma hexavalente, mostrando concentraciones

superiores a las establecidas en los objetivos de calidad para dicho estado. Los niveles de cromo

en los sedimentos y agua intersticial a orillas del cauce también resultaron elevados. Las lagunas

de gravera adyacentes al río Jarama presentaron unas concentraciones de cromo en agua y

sedimentos por debajo de los límites de permisibles (Arauzo et al., 2003).

Además del transporte y acumulación de cromo en el ecosistema fluvial, otro ecosistema

receptor es el constituido por los campos de cultivo que reciben aguas de riego procedentes del

río. La elevada concentración de cromo hexavalente en las aguas del Jarama comprende un alto

riesgo para la salud humana debido a su carcinogenicidad por inhalación. (Arauzo et al., 2003).

2.1.5.3.- Cromo en Norteamérica: México y Estados Unidos

En el río San Pedro (Arizona) se realizó un estudio de calidad de agua superficial durante los

años 1997 y 1999, desde su origen cerca de la ciudad de Cananea, Sonora, México hasta el límite

con Estados Unidos de América (Gómez-Álvarez et al., 2000).

En este estudio se analizó el potencial de hidrógeno (pH), la conductividad eléctrica, sulfatos y

metales pesados totales: Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb y Zn.

Se determinaron 8 estaciones de muestreos y 2 etapas de desarrollo. La Etapa I se llevó a cabo

durante el período febrero-noviembre de 1997, realizándose cuatro muestreos cada 3 meses

(febrero, mayo, agosto y noviembre); la Etapa II se realizó en los meses de abril y agosto de

1999 donde se hicieron únicamente 2 muestreos (Gómez-Álvarez et al., 2000).

22

En la Etapa I, la mayor parte de los parámetros evaluados presentaron los valores más altos en

los muestreos realizados en mayo, agosto y noviembre de 1997; mientras que en la Etapa II, se

manifestaron en agosto de 1999 (Gómez-Álvarez et al., 2000).

La presencia de metales pesados en el agua superficial del río San Pedro, se atribuye a la

actividad minera que se desarrolla en las áreas aledañas a la corriente formadora de este río

(Arroyo Cananea Vieja), a la presencia de desechos ácidos en el mismo y a las descargas de

aguas negras sin tratamiento provenientes de la ciudad de Cananea (Gómez-Álvarez et al., 2000).

2.1.5.4.- Cromo en Sudamérica: Argentina

En un estudio se analizaron las alteraciones que sufren las sales de Cr VI, agente genotóxico muy

difundido en Argentina al entrar en contacto con las aguas de un curso receptor de efluentes

como el Rio de la Plata (López & Moretton, 1997).

La influencia de factores abióticos presentes en las aguas se evaluó utilizando el ensayo Rec con

fiacillussuhtitis. Se mostró la existencia de una fracción soluble capaz de producir un efecto

genotóxico sinérgico con Cr VI. Este grupo de sustancias es sensible al calor de esterilización y

a la radiación UV y su actividad disminuye con la presencia de material particulado en

suspensión (López & Moretton, 1997).

La detección de la genotoxicidad no fue afectada por las concentraciones habitualmente altas de

dichas partículas en suspensión en el Río de la Plata Cuando se disolvieron las sales de cromo en

muestras de agua cruda se pudieron determinar interferencias de origen abiótico generadas por

los procesos de esterilización usualmente utilizados en estos ensayos. Así, se encontró una

disminución de la actividad genotóxica después de filtrar a través de membranas inorgánicas de

0.22 pm y un incremento de la misma después de la exposición a la radiación UV (López &

Moretton, 1997).

2.1.5.5.- Cromo en Ecuador

Análisis de concentración de cromo realizados en el Estero Salado como la tesis de grado

―Concentración de metales pesados (Cr total, Pb, Cd) en agua superficial y sedimentos en el

estero salado (Guayaquil)‖ por Mariana Alcívar Tenorio y Jessica Mosquera Armijo en 2011

refleja las bajas concentraciones encontradas del metal determinado en agua con valores que

oscilan entre no detectables hasta 0,01 ppm. Estas no sobrepasan el límite máximo permisible de

0,05 ppm. En Sedimento los valores oscilan entre 11,99 ppm y 43,47 ppm siendo este el valor

más alto (Alcivar Tenorio & Mosquera Armijo, 2011).

En una investigación de calidad de aguas y sedimentos en río Daule como tesis doctoral

realizada por Justo Huayamave en el río Daule, las determinaciones de cromo dan como

resultados valores que varían desde no detecciones hasta un máximo valor de 15,85 μg.L-1. El

valor provisional de referencia para el cromo total indicado por la OMS en la guía de agua

23

potable es de 50 μg.L-1, este valor es referencial debido a la incertidumbre en base a datos de

toxicología (Huayamave N., 2013).

En otros cantones como es el caso de Salitre, actividades tales como talleres automotrices

(aceites y lubricantes), industria metalúrgica, pinturas, materiales de limpieza, industria del cuero

y calzado pueden incidir en la presencia de este metal en el medio.

2.1.6.- PROCESOS DE REMEDIACION DE CONTAMINANTES

La remediación es un tratamiento que comprende una serie de técnicas con el objetivo de

producir cambios físicos, químicos o biológicos en la composición de contaminantes presentes

en un medio con el fin de reducir la toxicidad, movilidad o volumen del material contaminado

(EPA, 2001).

Se puede lograr mediante los siguientes mecanismos.

Aislamiento o inmovilización del contaminante. Los contaminantes son estabilizados o

contenidos mediante métodos físicos o químicos.

Destrucción o modificación de los contaminantes: Esta metodología busca alterar la

estructura química del contaminante.

Extracción o separación. Se extrae o separa el contaminante del medio en cuestión,

aprovechando sus propiedades físicas o químicas (volatilización, solubilidad, carga

eléctrica).

2.1.6.1.- MECANISMOS CONVENCIONALES DE REMEDIACIÓN

El tratamiento convencional o físico-químico de metales comprende una serie de procesos que si

bien son efectivos en cuanto a tiempo de remediación, estos tipos de procedimientos suelen

resultar en efectos colaterales respecto a la movilidad de metales con necesidad de recuperación

(Gómez, L. & Gómez, M., 2015).

Entre estos métodos convencionales existen:

2.1.6.1.1.- Filtración convencional por membrana:

Este mecanismo consiste en la utilización de un medio filtrante poroso de material sintético o de

polímeros modificados cuya permeabilidad permite la separación y recuperación de partículas de

sales metálicas de residuos provenientes de distintas fuentes ya sea galvanoplastia, reciclaje de

aceites, producción de alimentos, entre otras (Baldwin Filters, 2015).

24

2.1.6.1.2.- Osmosis inversa:

Esta técnica comprende un proceso de separación de volúmenes de diferente concentración

salina a través de una membrana semipermeable, el cual contrariamente a la regulación ordinaria

de presión osmótica; en este caso, se invierte el proceso produciendo un flujo a través de la

membrana desde la solución más concentrada a las más diluida. La filtración producida mediante

esta técnica puede realizarse mediante difusión controlada o cribado. Este procedimiento permite

trabajar con elementos de 0,0001 mm, por lo que tiene varias utilidades en el tratamiento

(Nemerow & Dasgupta, 1998).

2.1.6.1.3.- Electrodiálisis

Esta técnica ha sido ampliamente utilizada en soluciones acuosas donde se ha empleado

membranas permeables para remover iones metálicos en un campo eléctrico uniforme. La

remoción puede ser efectuada a través de láminas porosas de resinas de intercambio iónico con

iones metálicos cargados de hasta 0,0001 µm cuya permeabilidad en agua es relativamente baja

(Taylor & Wiesner, 2002).

2.1.6.1.4.- Nanofiltración

Este tratamiento se caracteriza por una permeabilización a través de membranas de poros de

tamaño (<1 nm) con la capacidad de aislar especies neutras de peso molecular <200-300 g/mol y

de rechazar iones inorgánicos en su mayoría divalentes respecto a los monovalentes. Requiere

presiones entre 10 – 50 bar (Gonzalez et al., 2006).

2.1.6.1.5.- Ultrafiltración

Este método de filtración consiste en un tratamiento selectivo usado en fraccionamiento de leche

o suero en el que se concentran sólidos en suspensión y solutos cuyo peso molecular excede los

1000 µmas. Se aplican presiones de hasta 10 bares y el filtrado resultante se compone de sales y

solutos orgánicos de bajo peso molecular (Mungray et al., 2012)

2.1.6.1.6.- Intercambio Iónico

Este método comprende una técnica de separación física basada en la transferencia de materia

fluido-sólido; mediante el cual, se intercambian iones móviles hidratados de un sólido por iones

de igual carga de un fluido (Nevarez R., 2009).

La eficiencia del proceso está relacionada con las características de la resina utilizada como

dimensión, estructura y tamaño del poro así como la afinidad por un ion en particular (Grágeda-

Zegarra & Grágeda-Zegarra, 2006)

25

2.1.6.1.7.- Fotocatálisis

Esta técnica es ampliamente utilizada para degradar moléculas orgánicas y metales pesados. Se

produce con la aplicación de carga entre semiconductor y solución contaminada donde a medida

que aumenta la temperatura se genera el denominado par ―Electrón-hueco‖, proceso donde se

adsorben fotones y se generan distintos estados electrónicos en superficie que dan lugar a la

degradación (Jaramillo P. & Taborda O., 2006).

2.1.6.2.- BIOREMEDIACION

La biorremediación consiste en emplear sistemas que utilizan organismos vivos (bacterias,

hongos, algas) para degradar, transformar o remover compuestos tóxicos a productos

metabólicos inocuos o menos tóxicos (Ewis et al., 1998).

Los procesos de biorremediación incluyen procesos que permiten la captación, inmovilización,

movilización y demás transformaciones de los metales con el fin de reducir la toxicidad de los

mismos. Para efectuar la biorremediación se pueden emplear organismos autóctonos o

provenientes de otros sitios, puede realizarse in situ o ex situ, en condiciones aerobias o

anaerobias (Ewis et al., 1998).

Los microorganismos tienen la propiedad de asimilar y retener nutrientes catiónicos del medio

hídrico, para lo cual emplean distintos procedimientos ya sea de unión a metales, precipitación,

acomplejamiento, oxido-reducción, entre otros que se explican de manera más detallada a

continuación (Ewis et al., 1998).

2.1.6.2.1.- Unión a Metales

Los metales presentes en el medio acuático o edáfico son susceptibles de ser captados,

acumulados o retenidos a través del entorno celular del microorganismo, mecanismo que se

puede diferenciar en 2 procesos: Bioacumulación y Biosorción.

La Bioacumulación consiste en un proceso celular que hace uso de la energía metabólica de los

microorganismos con el fin de asimilar los metales. Este involucra el sistema de transporte de

membrana celular que absorbe el metal pesado presente en el exterior con el consumo energético

proveniente de la H+-ATPasa (Beltrán-Pineda & Gómez-Rodríguez, 2016).

Dentro del citoplasma el metal es secuestrado por proteínas y péptidos de carácter ligando o

unión a metales ricas en grupos sulfhidrilo llamadas Metalotioneinas (MT’s). Éstas son proteínas

transportadoras de las células de bajo peso molecular y ricas en cisteína que se encargan de

unirse al metal y trasladarlo al interior celular. En el caso de hongos el metal es

compartimentalizado al interior de las vacuolas (Marrero et al., 2010).

26

Las MT’s se han clasificado de acuerdo a su contenido de cisteína en 3 diferentes clases.

La Clase I se caracteriza por tener un alto contenido de cisteína en dominios Cis-Cis, ausencia de

aminoácidos aromáticos o histidinas y una estructura homóloga a las MT’s de mamíferos

(Brambila C & González V, 1993).

La Clase II se caracteriza por tener muy poca similitud con las formas estructurales en

mamíferos, poseen dominios Cis-X-Cis donde X corresponde a cualquier aminoácido y

generalmente provienen de levaduras como Candida Albicans o cianobacterias (Brambila C &

González V, 1993).

Las de Clase III son conocidas como Fitoquelatinas, se caracterizan por tener dominios Cis-X-X-

Cis y ser sintetizadas enzimáticamente a diferencia de las anteriores que se codifican

genéticamente (Beltrán-Pineda & Gómez-Rodríguez, 2016).

Por otro lado, la biosorción consiste en el uso de biomasa microbiana activa o inactiva para

retener metales por acomplejamiento a la superficie celular. El proceso ocurre mediante

mecanismos fisicoquímicos como la adsorción o intercambio iónico o la incidencia de

mecanismos metabólicos de captación al emplearse biomasa viva (Cañizares-Villanueva, 2000).

La bioadsorción de los metales no requiere energía metabólica para llevar a cabo el proceso, se

da mediante complejación de los metales con ligandos o grupos funcionales de la pared exterior

celular y precipitación de los mismos (Vasudevan et al, 2001).

Entre los grupos constituyentes celulares que participan en la biosorción se encuentran el grupo

acetato de la quitina, polisacáridos estructurales de hongos, grupos sulfhidrilo, carboxilo y amino

de ciertas proteínas, grupos fosfato e hidroxilo y lípidos (Vasudevan et al, 2001). Al interactuar

los metales con estos constituyentes, al mismo tiempo se encuentran en competencia con la

absorción de los iones sodio, potasio y calcio en los mecanismos celulares. Una mayor capacidad

de sorción dependen del tipo de microorganismo y su etapa de crecimiento (Soto et al, 2010).

Los microorganismos empleados en este tipo de procesos para la sorción de gran cantidad de

cationes comprenden bacterias, hongos, algas y levaduras. Siendo empleados como biosorbentes

a partir de ecosistemas contaminados, estos retienen metales pesados en tiempo relativamente

cortos al entrar en contacto con sus disoluciones. Esto reduce costos de remediación al no

requerir la adición de nutrientes y ser la biomasa fácilmente extraíble de sistemas acuosos

(Rajendran et al., 2003).

La siguiente tabla muestra los microorganismos empleados en la bioadsorción de los metales

(Figura 2).

27

Figura 2.- Microorganismos empleados en bioadsorción de metales Fuente: Biotratamiento de

Contaminantes de Origen Inorgánico (Alguacil & Merino, 1998)

Existen además de las vías mencionadas en la pared celular, microorganismos que producen

exopolímeros capaces de adsorber metales cuya naturaleza es ácida con los distintos grupos

funcionales que interactúan con la especie inorgánica. La producción de éstos es controlable en

condiciones de cultivo que incluye fuente de obtención de carbono y nitrógeno y presencia o

ausencia de iones contaminantes (Alguacil & Merino, 1998).

En el mecanismo de adsorción de metales también es común emplear biomasa inmovilizada para

retener determinados cationes. Es posible mejorar su capacidad de adsorción a través de algún

tratamiento previo de la misma. La biomasa inmovilizada posee ventajas frente al uso de células

libres ya que la inmovilizada en columnas de sorción puede funcionar por ciclos de carga,

regeneración y enjuague a diferencia de las células libres cuyo reducido tamaño complica la

recuperación de biomasa del efluente (Gupta, Ahuja, Khan, Saxena, & Mohapatra, 2000).

La biomasa puede inmovilizarse en un gel de manera similar a las resinas de intercambio iónico.

En ciertos trabajos experimentales se ha empleado como biomasa la levadura de cerveza

(Saccharomyces Cerevisiae) disponible en la industria alimentaria y se ha evidenciado los

efectos de adsorción al ser sometida a tratamiento de la misma (Figura 3).

28

Figura 3.- Bioadsorción de metales en levadura sin tratamiento o con tratamiento. Fuente:

Alguacil & Merino (1998)

La biomasa puede ser inmovilizada también por un amplio rango de materiales inertes como

sílica, poliacrilamida, polimetano y polisulfona que han sido utilizado en biorreactores (Ibáñez &

Umetsu, 2002).

Tomando en consideración el uso de células vivas o muertas en la eliminación de metales, se

conoce la ventaja que posee el uso de biomasa muerta debido a que ésta elimina el problema de

la toxicidad, provocada por metales disueltos y condiciones adversas de operación al mismo

tiempo que representa un ahorro económico debido al mantenimiento con suplemento de

nutrientes (Cañizares-Villanueva, 2000).

De manera comercial también es posible encontrar bioadsorbentes que están compuestos por

algunos de los microorganismos mencionados han recibido tratamiento para aumentar su

capacidad de retención de metales, entre los cuales se puede encontrar Bioclaim que utiliza

Bacillus sp., Algasorb a partir de algas, Bio-Fix que incluye varios bioadsorbentes y B.V. Sorbex

a partir de distintos tipos de biomasa microbial (Alguacil & Merino, 1998).

29

2.1.6.2.2.- Precipitación Química Extracelular

Los microorganismos empleados en la inmovilización de metales producen sustancias

metabólicas inorgánicas como iones sulfato, carbonato o fosfatos que se encargan de precipitar

de forma extracelular iones metálicos en un proceso de detoxificación no enzimática Estas

sustancias ligadoras excretadas por los microorganismos pueden diferir entre ácidos orgánicos

simples, alcoholes, polisacáridos complejos, ácidos húmicos y fúlvicos (Rajendran et al., 2003).

A través de investigaciones en el uso de bacterias y hongos, se ha determinado que en la pared

celular de bacterias grampositivas los principales grupos de unión de cationes son el carboxilo de

peptidoglicano, en las gramnegativas es el grupo fosfato y en hongos la quitina, siendo éste un

proceso exitoso para mantener los iones tóxicos alejados del citoplasma (Wu et al., 2010).

Algunas bacterias también tienen la capacidad de disminuir la solubilidad y movilidad de los

metales reduciendo su fitotoxicidad, característica que ha sido asociada con la producción de

biosurfactantes en los microorganismos (Rajendran et al., 2003).

2.1.6.2.3.- Biometilación, Demetilación y volatilización

La metilación consiste en un mecanismo biológico en el cual los metales son transformados a

compuestos metilados por medio de agentes metiladores proveedores de grupos metilo y

generalmente son excretados por volatilización en formas menos tóxicas (Bolan et al., 2014)

Un caso singular es el de la metilación y demetilación del mercurio en el cual los iones de Hg

(II) son metilados desde la metilcobalamina por grupos metilo en una transferencia no

enzimática y es transformado a compuestos monometil o dimetil mercurio formas altamente

tóxicas pero muy móviles (Ulrich et al., 2001).

El proceso de demetilación consiste en la ruptura de los enlaces metal-metilo que origina

especies metálicas cargadas que luego pasan a ser reducidas por enzimas citoplasmáticas. En el

caso del mercurio, el CH3Hg se puede degradar por la enzima liasa organomercurial para formar

y , el cual puede reducirse a través de la enzima citoplasmática mercurio reductasa

(MerA) presente en bacterias resistentes al metal a su forma menos tóxica y de fácil

volatilización (Wu et al., 2010; Alguacil & Merino, 1998).

2.1.6.2.4.- Reacciones REDOX

Los procesos de Oxidación-Reducción de los metales comprenden las transformaciones que

estos sufren en relación a la movilización o inmovilización de los mismos a partir del medio en

que se encuentra. La movilización del metal corresponde a la transformación del estado insoluble

inicial que se presenta en una fase sólida a un estado soluble final que se presenta en fase acuosa,

fenómeno también conocido como lixiviación. La inmovilización del metal por otro lado,

corresponde al paso de un estado soluble inicial en fase acuosa que finaliza en un estado

insoluble final en fase sólida (Soto et al., 2010).

30

La influencia de los microorganismos en la solubilidad o movilidad de los metales está

caracterizada por los procesos de oxidación donde capta electrones y aumenta la valencia del

metal y de reducción donde ceden electrones disminuyendo así su valencia. Estos procesos al

igual que las características de solubilidad y movilidad de los metales dependen del estado de

oxidación y la forma iónica de los mismos (Alguacil & Merino, 1998; Bolan et al., 2014).

Los procesos de óxido-reducción de metales se pueden dar mediante mecanismos enzimáticos

como no enzimáticos. Los procesos enzimáticos modifican de manera significativa la solubilidad

de elementos metálicos como el Cromo, Manganeso, Mercurio, Selenio y Uranio. Estos

mecanismos se caracterizan por transformar la valencia del metal y reducirlo enzimáticamente en

procesos metabólicos que no están asociados con la asimilación del mismo. Un claro ejemplo es

la reducción de Fe(II) o Mn (IV) con la oxidación bacteriana de ácidos orgánicos simples,

alcoholes o compuestos aromáticos (Garbisu & Alkorta, 1997; Alguacil & Merino, 1998).

El uso de este procedimiento para detoxificación de metales depende de la facultad del metal

para ser reducido, la cual se puede determinar a través de su potencial redox, que debe

encontrarse entre el potencial redox de la pareja (-421mV) y el de la pareja

(+808mV) que corresponde al intervalo redox fisiológico de muchas células aerobias. De no

poder reducirse el metal por vías celulares, este puede ser detoxificado mediante

acomplejamiento o precipitación extracelular, mecanismos descritos anteriormente (Marrero et

al., 2010).

Uno de los elementos donde la reducción enzimática es ideal para su detoxificación es el Cromo

en su estado hexavalente (Cr VI), siendo éste uno de los elementos estudiados en el presente

trabajo. La reducción es llevada a cabo mediante la enzima cromato reductasa que se encuentra

principalmente en la especie Pseudomonas ambigua, al igual que existen otras reductasas

celulares como la DT-diaforasa, aldehído-oxidasa, citocromo P450 y nitro reductasas que se

pueden emplear en la reducción de cromato (Marrero et al., 2010).

Las bacterias también son capaces de eliminar metales de efluentes líquidos mediante procesos

indirectos, como es el caso del sulfuro proveniente de reducción de sulfatos al reaccionar con

metales como Plomo, Cadmio y Plata forma sulfuros metálicos insolubles que se precipitan y se

pueden separar del medio acuoso a través de procesos de sedimentación, centrifugación o

filtración (Alguacil & Merino, 1998).

2.1.6.2.5.- Biorremediación de Plomo:

La remediación bacteriana de este metal ha sido estudiada con el fin de aprovechar las

propiedades de los microorganismos que se encuentran especialmente expuestos como los

presentes en actividades mineras. En un trabajo de Tesis realizado por Gutiérrez-Moreno (2015)

se evaluó la capacidad remediadora de Plomo de la bacteria Serratia marcescens.

Este microorganismo corresponde a bacilos gramnegativos de la familia Enterobacteriaceae,

poseen naturaleza anaerobia facultativa, son fermentadores de glucosa y reductores de nitrato.

31

Estas bacterias son fáciles de hallar en la naturaleza ya que están presentes en hojas, frutos,

hierbas, hongos y agua dulce. La presencia de estas especies puede representar un riesgo para la

salud, al mismo tiempo que se puede utilizar sus propiedades beneficiosas estudiadas en cuanto a

sorción de metales pesados (Gutiérrez-Moreno, 2015).

En el trabajo investigativo se contó con cepas aisladas de ambiente minero, las que fueron

reactivadas para probar su resistencia a metales pesados. De ellas, se escogió Serratia

marcescens el cual presento la capacidad de adsorción de Cd y Pb y una capacidad de remoción

de 96 % de Plomo a pH 7 luego de 1 hora de interacción metal-organismo (Figura 4).

Figura 4.- Máxima capacidad de Biosorción de Plomo a pH 7 (Gutiérrez-Moreno, 2015)

La capacidad máxima de retención verificada mediante Isotermas de Langmuir fue de 357 mg/g

de Pb en 15 minutos ajustado a un 98,3 % del modelo isotérmico. La siguiente tabla muestra

otros microorganismos empleados en la biorremediación de plomo por Biosorción:

Tabla 2.- Microorganismos utilizados en biosorción de Plomo.

MICROORGANISMO CAPACIDAD

DE MAXIMA

DE

BIOSORCION

REFERENCIA

Corynebacterium glutamicum 567.7 Choi & Yun (2004)

Bacillus firmus 467 Salehizadeh

Pseudomonas Putida 270.4 Uslu y Tanyol (2006)

Streptomyces rimosus 135.0 Selatnia et al. (2004)

Pseudomonas aeruginosa 79.5 Chang et al. (1997)

Enterobacter sp. 50.9 Lu et al. (2006)

Fuente: Adaptado de Gutiérrez-Moreno (2015)

32

2.1.6.2.6.- Biorremediación por reducción de CromoVI:

Este metal pesado generalmente se encuentra en iones Cromato (CrO4) o Dicromato (Cr2O7) al

ser capturados con facilidad y de forma errónea por el sistema de transporte de sulfato a través de

la membrana plasmática. La reducción periplásmica de Cromo VI a III genera un compuesto no

tóxico e impermeable a nivel extracelular formando así un mecanismo de resistencia a cromato.

Estos mecanismos pueden estar codificados en los genes plasmídicos o cromosómicos (Ramírez-

Díaz et al., 2009).

Esta reducción se da mediante un proceso enzimático, específicamente a través de enzimas

cromato reductasas identificadas en diversas especies bacterianas, siendo una de ellas

mayormente destacada la ChrR de la bacteria gramnegativa Pseudomas Putida, perteneciente a

las flavo proteínas reductasas dependientes de NAD(P)H (Ramírez-Díaz et al., 2009).

La inmovilización de Cr se puede dar mediante agentes microbianos y procesos conocidos como

biosorción/reducción y bioreducción gaseosa.

La bioreducción de cromatos se da mediante mecanismos metabólicos de las enzimas

microbianas independientemente de condiciones aeróbicas o anaeróbicas (Horitsu et al., 1987).

Durante la oxidación de la materia orgánica el cromato puede cumplir el papel de aceptor final

de electrones como también puede ser reducido en un proceso de detoxificación.

La reducción de Cr mediante bacterias remediadoras se puede emplear en el uso de biorreactores

donde las etapas de remediación consisten primeramente en la reducción por medio de bacterias

reductoras de Cr (VI) inmovilizadas en matrices inertes para luego ser estabilizado o filtrado para

expeler los precipitados de Cr III (García et al., 2002).

Por otro lado, también se ha identificado el mecanismo de bioreducción gaseosa haciendo uso de

ácido sulfhídrico como subproducto metabólico producido en condiciones anaeróbicas mediante

bacterias sulfato-reductoras. A diferencia del proceso regular de biosorción/reducción el cromato

no requiere contacto directo con la célula microbiana. Investigaciones han mostrado que el

empleo de este mecanismo en remediación In-Situ se da mediante la generación de H2S en aguas

subterráneos o perfiles de suelo por medio de estimulación de bacterias, adición de sulfatos y

otros nutrientes (García et al., 2002).

La siguiente tabla muestra los microorganismos mayormente empleados en biorremediación de

Cromo.

33

Tabla 3.- Microorganismos más utilizados en Bioremediacion de Cromo.

MICROORGANISMO ION METALICO

Pseudomonas sp. Cr y Cr VI

Escherichia Coli Cr y Cr VI

Bacillus sp. Cr y Cr VI

C. Metallidurans Cr

S. Aureus Cr

Listeria sp. Cr

Lactobacillus sp. Cr

Aeromonas sp. Cr

Penicillum Cr

Enterobacter Cloacae Cr VI

Pseudochrobactrum saccharolyticum Cr VI

Achromobacter sp. Cr VI

Mycrobacterium sp. Cr VI

Arthrobacter sp. Cr VI

Corynebacterium sp. Cr VI

Vogesella Indigofera Cr VI

Fuente: Adaptado de Beltrán-Pineda & Gómez-Rodríguez (2016) y Alguacil & Merino (1998).

En un estudio realizado por Cascaret, Calzado, & Pérez (2014) se determinó la capacidad de

remoción de Cr VI en 4 cepas bacterianas del género Pseudomonas, Penicillum, Aspergillus y

Bacillus, de las cuales se identificó a la cepa AR-1 como la de mayor porcentaje de remoción en

relación a las demás cepas aisladas (Figura 5).

En un ensayo de concentración de Cromo VI de 1,16 mg/dm3, pH 6 y una dosis de adsorbente de

0,6 g/dm3, se demostró que puede alcanzar un 90,1% de remoción a través del tiempo de 1 hora

(Figura 6).

Figura 5.- Remoción de cromo VI por cepas bacterianas aisladas. Fuente: Cascaret, Calzado, &

Pérez (2014)

34

Figura 6.- Remoción de Cr VI en función del tiempo de contacto. Fuente: Cascaret, Calzado, &

Pérez (2014)

2.1.6.3.- FITORREMEDIACIÓN

La fitorremediación es un proceso alternativo de remediación que utiliza especies vegetales para

estabilizar, transformar y remover contaminantes, entre ellos metales pesados, de suelo, agua y

sedimentos; mecanismo que ha sido reconocido como tecnología limpia que preserva el estado

natural del medio ambiente (Salt et al., 1995)

La efectividad de este procedimiento depende del grado de contaminación existente, el grado de

disponibilidad del contaminante así como la relación e interacciones que tiene la planta con el

suelo y microorganismos propios de su hábitat (Saleh, 2012).

El tratamiento in-situ de metales pesados por fitorremediación consiste en su absorción por las

raíces de las plantas para luego de cosechada la biomasa, extraerlos y ser reciclados (Paz-

Ferreiro et al., 2014).

La remediación de metales empleando fitotecnologías comprende un amplio rango de

procedimientos como son la remoción, reducción, mineralización, degradación, estabilización o

volatilización de los mismos. Para que surta efecto su implementación es necesario tomar en

consideración características de la planta como es su tolerancia y bioacumulación del metal entre

otros criterios como concentración del metal, pH, materia orgánica disponible y nutrientes

(Garbisu & Alkorta, 2003; Solicio et al., 2007).

Las principales técnicas de fitorremediación o fitoeliminación utilizadas para metales

comprenden la Fitoestabilización, Fitoextracción, Fitofiltración, Fitovolatilización,

Fitoestimulación y Rizofiltración. Además de estas, existen otras utilizadas para otros tipos de

contaminante como son la Fitodegradación, Fitodesalinización y Rizodegradación (Garbisu &

Alkorta, 2003; Solicio et al., 2007).

35

2.1.6.3.1.- Fitoestabilización

La fitoestabilización es una técnica que se caracteriza por el uso de plantas que tengan la

capacidad de limitar la biodisponibilidad del suelo al producir químicos capaces de adsorber

contaminantes o formar complejos mediante su inmovilización en la rizósfera pudiendo

incorporarlos a la lignina o humus reduciendo la posibilidad de contaminación (Sellers 1999).

Esta es una manera de estabilizar suelos contaminados contrarrestando la actividad erosiva

producida por agua y vientos, reduciendo la lixiviación de contaminantes producida por

filtración (Salt et al., 1995; Alguacil & Merino, 1998).

2.1.6.3.2.- Fitoextracción

La fitoextracción consiste en el uso de plantas que absorben el contaminante a través de la raíz,

el cual se almacena y se acumula dentro de la biomasa. Luego de ser recolectados, estos son

separados de la biomasa vegetal.

Las especies de plantas utilizadas en esta técnica son denominadas ―Hiperacumuladoras‖ o

―Metalófitas‖, las cuales se caracterizan por crecer en ambientes donde existen grandes

concentraciones de metales pesados a los cuales pueden resistir, extraerlos y concentrarlos en

niveles extremadamente altos en sus tejidos (Chaney et al., 2007).

El proceso de fitoextracción de los contaminantes del suelo desde la adsorción en la raíz hasta el

reciclado del material se muestra en la siguiente imagen.

Figura 7.- Proceso de fitoextracción. Fuente: Alguacil & Merino (1998)

36

Estas especies se diferencian de otras en su rápido crecimiento, elevada capacidad de adaptación

climática, facultad de absorción de grandes volúmenes de agua, manejando gran cantidad de

contaminantes disueltos y limitando la dispersión de la contaminación (Maiti et al., 2004).

Se ha estimado que la capacidad de captación de metales en estas plantas es 100 a 500 veces

mayor que otras especies logrando llegar al máximo de remoción (Chaney et al, 2007).

Existen más de 400 especies identificadas como Metalófitas, de las cuales se ha reportado una

capacidad de almacenamiento promedio de 100 ug/g de Cd y As, 1000 ug/g de Pb, Cr, Co, Cu y

Ni; y 10,000 µg/g de Mn (McGrath et al., 2001; Padmavathiamma & Li, 2007).

La efectividad del procedimiento va a depender de la adecuada selección de estas plantas y su

habilidad natural para acumular, traslocar o resistir elevadas cantidades del metal durante todo su

desarrollo.

Esta habilidad varia de una especie a otra, según su mecanismo propio para trasformar iones

metálicos en función de sus características, morfológicas, fisiológicas y genéticas (Saleh, 2012).

Estas características biológicas de la planta le permiten, a diferencia de especies que emplean

otras técnicas, inmovilizar y acumular los metales en sus vacuolas. De esta manera estos no son

dirigidos al exterior y la compartimentalización vacuolar permite el control de la concentración y

distribución de iones metálicos, evitando cualquier afectación de la célula vegetal por contacto

con otras partes de la misma (Wu et al., 2010).

El proceso de captación y transporte en las plantas hiperacumuladoras se realiza mediante

mecanismos bioquímicos en los cuales se transportan los iones inorgánicos y la sabia

succionadas desde la raíz mediante células tubulares pertenecientes al xilema, donde actúan las

proteínas transportadoras de metales ―Metalotioneinas‖ y ligandos como citrato, nicotilamina,

histidina y asparagina. La función de las metalotioneinas aparte de regular los micronutrientes

esenciales en la planta, es la de secuestrar metales mediante su unión y protegerlos de aquellas

enzimas sensibles a ellos (Maiti et al., 2004; January et al., 2008; Nessner & Esposito, 2010).

La potencia con la que se produce esta captación depende del proceso de ósmosis y potencial

hídrico que le dota de un impulso ascendente, así como de la fuerza de succión que representa la

necesidad de la planta por absorber agua debido a la perdida de agua producida en la

transpiración (Navarro-Aviñó et al., 2007).

De las metalotioneinas, se desprenden un tipo de péptidos llamados Fitoquelatinas que se

inducen rápidamente por los metales pesados, los cuales se unen a estos ligandos y son

secuestrados. La síntesis de estos péptidos se realiza mediante la activación metálica de enzimas

glutamicisteína transpeptidasa constituyentes del sustrato glutatión o también conocidas como

Fitoquelatinas sintetasas (Maiti et al., 2004).

El Glutatión estructuralmente está compuesto de los aminoácidos Glutámico (Glu), Cisteína

(Cys) y Glicina (Gly) que se encuentran unidos por enlaces peptídicos y actúan en la producción

de las FQ sintetasas, esquema mostrado en la siguiente imagen.

37

Figura 8.- Tolerancia y acumulación de metales pesados. Fuente: Navarro-Aviñó, Aguilar

Alonso, & López-Moya (2007)

Las fitoquelatinas que intervienen en la acumulación y transporte de metales pesados se

muestran en la siguiente tabla

Figura 9.- Principales fitoquelatinas implicadas en la tolerancia y/o acumulación de metales

pesados. Fuente: Navarro-Aviñó, Aguilar Alonso, & López-Moya (2007)

38

El uso de agentes quelantes en fitoextracción de metales pesados facilita la captación del metal a

través del tonoplasto y las vacuolas reduciendo los niveles de toxicidad protegiendo a la célula.

Estos se caracterizan principalmente por ligandos que se unen a los metales como es el caso del

citrato e histidina. Entre los principales agentes quelantes existen ácidos orgánicos tales como el

ácido málico y ácido cítrico. Así mismo también existe el EDTA, agente que actúa sobre la

biodisponibilidad de los metales y la traslocación de raíces a sus hojas (Alguacil & Merino,

1998).

Las ventajas de la fitoeliminación corresponden a los bajos costos de inversión, estabilización de

suelos y reducción de impactos al ambiente tal como el transporte y lixiviación de los

contaminantes en el suelo.

2.1.6.3.3.- Caso de Fitoextracción: Cromo VI

Diversos experimentos e investigaciones realizadas han demostrado la efectividad de especies

remediadoras de Cromo Hexavalente como es el caso de la Heliconia Psittacorum y Gynerium

sagittatum o Caña brava. Una de las investigaciones ha sido realizada en la Escuela Superior

Politécnica del Chimborazo de Ecuador.

2.1.6.3.3.1.- Heliconia Psittacorum

Esta especie corresponde a herbáceas perennes que están distribuidas en los bosques nublados,

montanos y húmedos del neotrópico, principalmente en países como Brasil, Colombia, Guayana

Francesa, Trinidad, Surinam, y Venezuela (Berry & Kress, 1991).

La característica edáfica para cultivo de esta especie consiste en suelos ricos en materia orgánica,

buena relación entre arcilla y arena, de pendientes suaves y un pH que oscila entre 5 y 7 (Akratos

& Tsihrintzis, 2007).

El trabajo realizado en la Facultad de Recursos Naturales de ESPOCH tuvo el objetivo de

determinar la eficacia de fitorremediación de Heliconia Psittacorum en cultivo hidropónico para

Cromo VI. Para el experimento se contaminó agua de regadío proporcionada por la misma

facultad con Dicromato de Potasio obteniendo concentraciones de 10 mg/L, 20 mg/L y 30 mg/L

de Cr VI para su posterior tratamiento caracterizado en A, B y C respectivamente (Orejuela R.,

2017).

La plantación del cultivo hidropónico se llevó a cabo en un invernadero construido dentro de los

predios de la facultad, asegurando una constante aireación y la adición de nutrientes como

―Aborec Plus‖ en un intervalo de tiempo de 2 meses tomando en cuenta los días 1, 30 y 60 para

evaluar el crecimiento y desarrollo paulatino de la planta, así como las respuestas fisiológicas

que tiene ante la exposición del metal y su capacidad estabilizadora o excluyente de Cromo VI

(Orejuela R., 2017).

39

Los resultados obtenidos sobre el desarrollo de la planta expuesta a 3 diferentes concentraciones

del metal, arrojaron que la vigorosidad se vio afectada proporcionalmente al grado de exposición

existente. Del total de las plantas cultivadas a través de la técnica de raíz flotante, se obtuvo sólo

un 15,55 % en estado vigoroso, 20 % en estado moderadamente vigoroso, la nula presencia en

estado muy vigoroso y en su mayoría, siendo un 63,44 % en estado débil (Orejuela R., 2017).

Una de las variables a considerar es la temperatura ante la cual está expuesta la planta en su

desarrollo, sin embargo al conocer su grado de tolerancia de temperaturas hasta de 1ºC al

encontrarse sobre este límite en una temperatura promedio de 18ºC, es despeja esta posible

incidencia y se le atribuye plenamente a los distintos grados de concentración de Cr VI. De los 3

grupos de concentración tratados, se evidenció que el tratamiento A presentó la mayor

vigorosidad (Orejuela R., 2017).

Mediante análisis estadísticos usando la técnica de varianza entre otras, se determinó que la dosis

letal necesaria para matar la mitad poblacional de las plantas cultivadas en un intervalo de 60

dias fue de 12,83 mg/L de Cr VI y su eficacia de remediación es de 20,83 % en concentraciones

de 10 mg/L, 11,58% en 20 mg/L y 3,69% en concentraciones de 30 mg/L durante los 2 meses.

Estos resultados muestran que mientras más baja sea la concentración del metal pesado, mayor

su eficacia remediadora (Orejuela R., 2017).

Finalmente se determinó que esta especie no es fitoestabilizadora debido a los valores bajos de

Factor de bioconcentración en la raíz y valores altos de factor de traslocación, por lo que la

planta es excluyente de metales pesados, los expele hacia la parte aérea de la misma. Si bien no

puede ser catalogada como ―Fitoacumuladora‖, es ―Fitoexcluyente‖, apta para aplicación en

fitorremediación.

2.1.6.3.4.- Fitovolatilización

Esta técnica se especializa en la transformación de contaminantes a un estado volátil de fácil

excreción vía aérea. Las raíces de las plantas absorben ciertos iones como el Mercurio para

convertirlo en formas menos tóxicas y eliminarlos a través de sus hojas. Si bien es una técnica de

fácil degradación de metales, sólo es aplicable a aquellos que pueden ser volatilizables (Alguacil

& Merino, 1998).

2.1.6.3.5.- Fitoestimulación

Este método trabaja en conjunto la planta en crecimiento y su habilidad para estimular el

desarrollo de microorganismos presentes en la rizósfera que se encargan de degradar el

contaminante. La fuente de carbono utilizada proviene de los exudados radiculares de la planta

(Rojas, 2016).

40

2.1.6.3.6.- Fitofiltración

Estas técnica es similar a la fitoextracción con la diferencia que en éste caso, en la fitofiltración

se utilizan plantas acuáticas y en la rizofiltración plantas terrestres para capturar y retener los

contaminantes concentrados en un medio acuoso (Gardea-Torresdey, 2004).

La fitofiltración es una técnica que utiliza partes de la planta como filtro o bioabsorbentes en

columnas por donde transcurre el agua y se remueven los metales al ser estos adheridos a la

pared celular de la biomasa vegetal.

Una vez saturado el material vegetal en la columna, se puede reobtener los metales por

desprendimiento (Gardea-Torresdey, 2004).

2.1.6.3.7.- Depuración de aguas con organismo vegetal: Macrófitas Acuáticas

Estos organismos comprenden vegetación acuática de tipo macroscópico tales como macro algas,

musgos, helechos adaptados a medio acuoso y angiospermas usados ampliamente en

mecanismos de fitofiltración.

Su fisiología se caracteriza por poseer cutícula fina, estomas no funcionales y estructuras poco

lignificadas.

Según las formas de su estructura vegetal y fijación a sustrato se pueden clasificar en:

Emergentes

Sumergidas

De hojas Flotantes

Flotantes Libres

Las macrófitas emergentes se caracterizan por ser plantas perennes en suelos anegados, con

órganos reproductores aéreos. Las de hojas flotantes caracterizadas principalmente por

angiospermas se encuentran en suelos anegados y sus órganos reproductores son flotantes o

aéreos. Las sumergidas son caracterizadas por helechos, musgos, carófitas y angiospermas, se

encuentran a lo largo de la zona fotica y sus órganos reproductores pueden ser aéreos, flotantes o

sumergidos (Martelo & Lara Borrero, 2012).

Las macrófitas flotantes libres son caracterizadas por formas muy diversas con hojas aéreas o

flotantes, raíces sumergidas y órganos reproductores que pueden ser flotantes o aéreos pero muy

raramente sumergidos (Margalef, 1998).

Las macrófitas flotantes comprenden especies tales como el jacinto de agua (Eichhornia

crassipes), la lechuga de agua (Pistia strartiotes), la salvinia (Salvinia Spp.), lentejas de agua

(Lemna Spp., Spirodella Spp.) y la redondita de agua (Hydrocotyle ranunculoides) (Martelo &

Lara Borrero, 2012).

41

2.1.6.3.7.1.- Macrófita acuática: Jacinto de agua (Eichhornia crassipes)

La especie Eichhornia Crassipes cuyo nombre común es Jacinto de agua o Lechuguin (Ecuador)

es una macrófita flotante reconocida mundialmente como una de las principales malezas de agua

dulce debido a su rápido crecimiento, reproducción, competitividad, movimiento por corrientes

de agua y viento y propagación por el hombre (Martelo & Lara Borrero, 2012).

Su información taxonómica es:

Reino: Plantae

Phylum: Magnoliophyta

Clase: Liliopsida

Orden: Pontederiales

Familia: Pontederiaceae

Género: Eichhornia

Especie: Eichhornia crassipes

Su fisiología y morfología comprende un desarrollo ascendente, tallo vegetativo muy corto, color

de hojas verde brillante y espigas de flores de lavanda. Posee pecíolos elongados y abultados de

aire que inciden en su flotabilidad (Martelo & Lara Borrero, 2012).

Figura 10.- Morfología de la macrófita flotante Eicchornia crassipes

Fuente: Martelo & Lara Borrero (2012)

Esta planta habita en cuerpos de agua dulce localizados en trópicos y subtrópicos a latitudes no

mayores de 40°N y 45°S. Se conoce que temperaturas inferiores a 0°C afectan su desarrollo y se

destaca su tolerancia en cuerpos de agua eutroficados o contaminados por metales pesados

(Robles & Madsen, 2011).

Su reproducción y dispersión en cuerpos de agua conectados se da a causa del tráfico de botes,

corrientes de viento, olas y flujo de agua. En cuerpos de agua no conectados estos pueden

colonizar por medio de inundaciones. El hombre también influye en el transporte intencional de

estas especies debido a su valor como planta ornamental (Robles & Madsen, 2011).

42

2.1.6.3.7.2.- Sistemas de depuración con especies acuáticas

Los mecanismos de depuración de contaminantes mediante macrófitas acuáticas se llevan a cabo

mediante filtración y sedimentación de sólidos, incorporación de nutrientes en plantas para su

cosechado y degradación de materia orgánica por microorganismos facultativos asociados a las

raíces de la planta (Martelo & Lara Borrero, 2012).

El tratamiento funciona mediante el diseño de estanques en serie donde se dispone la cobertura

vegetal a base de macrófitas flotantes sobre la lámina de agua. El desarrollo de sus raíces es

fundamental debido a su capacidad de asimilar nutrientes de la columna de agua, la densidad y

profundidad de éstas depende mayoritariamente de factores como calidad de agua, temperatura,

régimen de cosecha, entre otros (Martelo & Lara Borrero, 2012).

Los humedales artificiales construidos mediante estanques con especies acuáticas poseen

ventajas tales como los bajos costos de operación, son pocos susceptibles a cambios de caudal o

carga del afluente y los procesos degradativos de algunas plantas ocurren con mayor rapidez que

con microorganismos gracias a su capacidad de proliferación y absorción de contaminantes.

Entre las limitaciones se encuentra la relación que existe entre la eficacia del proceso y el

desarrollo de las raíces que puedan captar los contaminantes; su capacidad limitada para

acumular biomasa por lo que se debe retirar periódicamente y el requerimiento de 2 o 3

estaciones de depuración para alcanzar la máxima remoción (Frers, 2008; Martelo & Lara

Borrero, 2012; Ramos-Espinosa et al., 2007).

Los porcentajes de remoción de Plomo y Cromo por parte de algunas macrófitas acuáticas se

muestran en la siguiente figura:

Figura 11.- Porcentajes de remoción (% R) y potencial de acumulación (PA) de Plomo y Cromo

empleando plantas acuáticas neotropicales. µ: Microcosmos, M: Mesocosmos, G: Grande.

Tomado de Caviedes Rubio et al. (2016)

43

Los criterios de diseño para humedales artificiales con especies flotantes consisten en estanques

de profundidad entre 0,4 y 1,5m donde se introducen las macrófitas, siendo las más comunes

Eicchornia crassipes y Lemna spp. La Environmental Protection Agency caracterizó a los

sistemas según la aireación que se aplique en los mismos. Por ejemplo, existen sistemas aeobios

carentes de aireación suplementaria en los que se aplica tratamiento secundario y remoción de

nutrientes y aquellos que sí constan de aireación suplementaria lo cual les permite tolerar altas

cargas orgánicas Aquellos que operan en estas condiciones deben ser controlados debido a la

posibilidad de generación de olores (Martelo & Lara Borrero, Macrófitas flotantes en el

tratamiento de aguas residuales; una revisión del estado del arte, 2012).

Las figuras 12 y 13 muestran los criterios de diseño utilizados para sistemas de tratamiento

mediante jacintos con aguas residuales domésticas y crudas.

Figura 12.- Criterios de diseño de sistemas de tratamiento de aguas residuales domésticas con

jacintos tomado de EPA Fuente: Martelo & Lara Borrero (2012)

Figura 13.- Criterios de diseño de sistemas de tratamiento de aguas residuales crudas con jacintos

(India). Fuente: Romero, 2004; Martelo & Lara Borrero, 2012.

44

De una investigación realizada por Ramos, Rodríguez y Martínez (2007) sobre el empleo de

macrófitas acuáticas en el tratamiento de aguas residuales se puede extraer un modelo de

aplicación de la técnica el cual consistió en excavar 3 estanques de 2 x 1.20 x 0,40 m. Estos

fueron impermeabilizados con plástico calibre 400 y conectados a través de un tubo de PVC de

3‖. Se llenaron los estanques con 25 cm de una base de tezontle y luego 5cm de las aguas del

Canal Nacional de Cuemanco, México. D.F a ser depuradas. Se procedió a colocar las especies

de plantas acuáticas Scirpus americanus, Typha latifolia y Eichhornia crassipes que se

mantuvieron por 44 días dentro de los estanques para su adaptación (Ramos-Espinosa et al.,

2007).

El agua sujeta a tratamiento fue desplazada de un estanque a otro a modo de cascada, mediante el

cual tuvo un tiempo de retención de 15 días por estanque completando 45 días en total para

finalmente ser evacuada luego de la depuración (Ramos-Espinosa et al., 2007).

Figura 14. - Diagrama funcional del sistema de humedales y macrófitas utilizadas en depuración

de contaminantes. Fuente: Ramos, Rodríguez y Martínez (2007)

Un factor limitante al cabo del proceso de depuración de contaminantes es su limitada capacidad

para acumular biomasa, por lo que ésta debe ser retirada periódicamente con el fin de no generar

un problema de contaminación (Martelo & Lara Borrero, 2012).

Luego de ser utilizadas las macrófitas acuáticas en el proceso, éstas pueden ser cosechadas y

recicladas en la manufactura de cartón utilizando las fibras de jacinto acuático y en la producción

de combustible mediante gasificación de la biomasa para producción de biogás (Metcalf &

Eddy-Inc, 1995; Moore et al., 1995; Novotny & Holem, 1994).

45

2.1.7- INVESTIGACIONES DE PLOMO Y CROMO EN ECUADOR

Provincia de Cotopaxi-Tungurahua

2.1.7.1.- Determinación de cromo, plomo y arsénico en aguas del canal de riego Latacunga

– Salcedo - Ambato y evaluación de la transferencia de dichos metales a hortalizas

cultivadas en la zona; mediante espectrofotometría de absorción atómica

Elevados niveles de contaminación no cuantificados por metales pesados fueron reportados

desde el año 2000 hasta la actualidad en aguas del canal de riego Latacunga-Salcedo-Ambato del

río Cutuchi. El presente trabajo de Tesis elaborado por Elena Mafla J. en 2015 tuvo como fin

investigar los niveles de concentración de metales pesados en las aguas del río, así como en las

hortalizas cultivadas con esas aguas de riego a lo largo del curso del mismo.

Se tomaron muestras de aguas en cinco puntos de muestreo diferentes comprendidos entre el

nacimiento del río en las faldas del volcán Cotopaxi y la confluencia del río Cutuchi con el río

Pastaza. La investigación se llevó a cabo por ocho meses, entre agosto del 2012 a marzo del

2013 (Mafla J., 2015).

Los metales investigados fueron cromo, plomo y arsénico, y, en las aguas no se encontró niveles

superiores a los límites máximos permisibles de la norma ecuatoriana para aguas de riego, con

valores menores a 0.05 mg/L para Plomo, menores a 0.5 mg/L para Cromo y menores a 0.002

mg/L para Arsénico. En el caso de las hortalizas, se seleccionaron para el estudio cebolla blanca

larga, col morada, cebolla paiteña, col verde y lechuga (Mafla J., 2015).

De igual manera no se encontró niveles de contaminación por cromo, plomo y arsénico

superiores a las referencias internacionales, con valores menores .a 0.25 mg/Kg para Plomo,

menores a 2.5 mg/Kg para Cromo y < 0.01 mg/Kg para Arsénico pero si se determinó

acumulación en los tejidos vegetales (Mafla J., 2015).

Los valores de Plomo y Arsénico en comparados con el análisis de las hortalizas cultivadas con

dichas aguas evidencia una posible contaminación de tipo industrial proveniente de los procesos

de curtiembre que se desarrollan a lo largo de las dos provincias que riegan las aguas del río

Cutuchi (Mafla J., 2015).

Como medida cautelar se recomendó el monitoreo de las aguas de riego utilizadas en áreas de

cultivo hortícola con sistemas de última tecnología y en tiempo real, por el alto riesgo que existe

por el posible ingreso y acumulación de metales pesados a la cadena alimentaria (Mafla J.,

2015).

46

Provincia de El Oro

2.1.7.2.- Determinación de cadmio y plomo en agua y sedimento del estero “El Macho” de

la ciudad de Machala

Este trabajo de Tesis realizado por Ariana Ramírez de la carrera de Ingeniería Ambiental de la

Universidad de Guayaquil bajo la tutela del Msc. William Sánchez tuvo el objetivo de estudiar el

grado de contaminación por metales pesados Cadmio y Plomo en el estero El Macho en la ciudad

de Machala. Se tomaron 3 sitios de muestreo para agua y sedimento y las mediciones se

realizaron mediante espectrofotometría de absorción atómica de llama.

Las concentraciones obtenidas muestran que el agua y sedimento del estero no cumple con los

criterios de calidad admisibles. Por lo que refiere a agua, las concentraciones encontradas de

cadmio fueron de (0,026 ± 0,002 ppm) y (0,053 ± 0,004 ppm) siendo superiores hasta 5,2 y 10,6

veces respectivamente al límite máximo de los Criterios de calidad establecidos en el Anexo 1

del Libro VI del TULSMA. No obstante, las concentraciones de plomo en agua no fueron

detectables por el equipo de medición (Ramírez E., 2017).

Todos los sedimentos presentan altas concentraciones de plomo, que van desde (37,86 ± 11,55

ppm) hasta (72,32 ± 7,72 ppm) y un único valor detectable de cadmio (0,950 ± 0,00 ppm).

Entre las medidas de control propuestas están la implementación de un plan de manejo de

residuos sólidos, realizar diálogos de concientización de uso de agroquímicos, implementar un

sistema de tratamiento de las aguas residuales y elaborar e implementar un Plan de Educación

Ambiental a los barrios del sector (Ramírez E., 2017).

2.1.7.3.- Evaluación ambiental de la calidad de agua del Rio Santa Rosa y lineamientos

para un Plan Ambiental

Este trabajo de Tesis realizado por Fernanda Vaca Moran en el año 2014 de la carrera de

Ingeniería Ambiental de la Universidad de Guayaquil bajo la tutoría del Dr. Wilson Pozo, PhD.

tuvo como finalidad elaborar un diagnóstico ambiental de las aguas del rio Santa Rosa ubicado

en la provincia de El Oro, identificar presencia y fuentes de contaminación, así como diseñar

lineamientos de un plan de manejo ambiental.

El río atraviesa un amplio sector minero, en una extensión de 20 km. A menudo se encuentra

gran cantidad de peces muertos en los ríos debido a derrames en las piscinas de los campamentos

mineros debido a la fragilidad de los suelos. Esto contribuye a la acumulación de metales

pesados. A estas condiciones se suman las descargas de aguas residuales y desechos sólidos

encontrados en riberas del rio (Vaca M., 2014).

Para la toma de muestras se tomaron 3 estaciones: La Chonta, Santa Rosa (Inicio) y Santa Rosa

(Fin) y realizando 3 muestreos en cada una desde el mes de Enero a Abril del 2014 (Vaca M.,

2014).

47

El análisis de agua se basó en las directrices del Standard Methods for water and wastewater Ed.

21, en el Manual Perkin Elmer ―Analytical Methods. Atomic Absorption Spectroscopy‖ (Eaton

et al., 2005). Para el análisis de sedimentos se siguió la metodología standard que comprende

procesos de secado, trituración y tamizado.

Entre los resultados encontrados fueron:

Cadmio: No se detectó concentración de Cadmio en aguas, en sedimentos la única detección es

en Abril en los 3 puntos, siendo el más bajo en la estación de muestreo 1 (3.99 ppm) y en las

estaciones 2 y 3, con valores próximos, alcanzan la concentración mayor de 6.00 y 5.99 ppm

respectivamente (Vaca M., 2014).

Plomo: La única concentración de Plomo en agua es en enero en las 3 estaciones de muestreo,

siendo el 3er punto el de menor valor (0.04 ppm) mientras que el mayor le corresponde a la 1ra

estación (0.24 ppm).

La concentración de Plomo en sedimentos en los 3 puntos de muestreo del mes de enero se

encontró entre 29.86 a 47.49 mg/kg, el valor mínimo le corresponde a la segunda estación de

muestreo mientras que la máxima concentración corresponde a la primera estación de muestreo

(Vaca M., 2014).

Entre lineamientos para un Plan Ambiental a seguir tenemos:

Plan de Educación Ambiental:

Realizar talleres que resalten la importancia de los ríos en el abastecimiento de agua para

consumo humano.

Impartir talleres que permitan la búsqueda de alternativas y soluciones de los problemas

ambientales en el recurso hídrico.

Impartir buenas prácticas de correcto uso del agua.

Prevención y Remediación de Aguas:

Establecer los puntos de descargas de las aguas residuales y colectar muestras para la

verificación del nivel de xenobióticos.

Adecuado manejo de los Residuos Sólidos Urbanos desde la fuente.

Aplicar cepas de microorganismos resistentes a altas concentraciones

de metales pesados.

Evaluar la capacidad de remoción de metales pesados de las cepas con mayor potencial

de biorremediación.

48

Provincia del Guayas

2.1.7.4.- Concentración de metales pesados (Cr total, Pb, Cd) en agua superficial y

sedimentos en el estero salado (Guayaquil)

Este trabajo de Tesis realizado por Mariana Alcívar y Jessica Mosquera de la escuela de Biología

de la Universidad de Guayaquil bajo la tutela del Msc. Rubén Castro en el año 2011 tuvo como

finalidad determinar las concentraciones de los metales pesados planteados en el Estero Salado,

cuerpo de agua proveniente del golfo de Guayaquil.

El movimiento de sus aguas se limita al reflujo de las mareas, con poca translación de masa, por

lo que le es difícil renovar sus aguas debido a un mayor contacto con las del mar. A estas

condiciones se suman los desechos sólidos y descargas de aguas negras causando un alarmante

grado de contaminación por malos olores, falta de oxígeno disuelto y presencia de metales

pesados. (Plan Integral Recuperación del Estero Salado, 2000).

Los puntos de muestreos se tomaron específicamente en la zona IV de la clasificación de

Montaño (1993) teniendo las estaciones: Fertisa, 2° Puente Perimetral, Puente Portete, Puente

Miraflores y Puente Ecológico (Alcivar Tenorio & Mosquera Armijo, 2011).

En las estaciones se ha encontrado fábricas y asentamientos urbanos que han invadido al estero

con relleno de material de construcción, mantenimiento de embarcaciones fluviales y descargas

en el cuerpo hídrico.

La toma de muestras de agua y sedimento se realizó en Agosto, Septiembre y Octubre del 2010,

siguiendo la metodología apropiada para determinación de metales pesados para ser analizados

en el laboratorio de espectrofotometría del Instituto de Recursos Naturales de la Facultad

(Alcivar Tenorio & Mosquera Armijo, 2011).

Los resultados de Plomo en agua en los meses agosto, septiembre y octubre presentó

concentraciones no detectables para el método, excepto en la estación Puente Ecológico en el

mes de Septiembre fue de 0,06 ppm.

El Cromo en agua presentó concentraciones bajas en los 3 meses muestreados, solo en Agosto en

Puente Ecológico y Puente Miraflores tuvo valores de 0.015 que se encuentran dentro del nivel

máximo permisible (Alcivar Tenorio & Mosquera Armijo, 2011).

En sedimento, el plomo presentó los valores más altos en el mes de agosto de 69,47 ppm en la

estación de Puente Miraflores en comparación con el valor de 37,82ppm en un estudio de 2009

ha existido un alza significativa.

El Cromo presentó valores más altos de 43,47 ppm en Septiembre en la estación Puente Portete y

la más baja fue de 11,99 ppm en la estación Puente Ecológico en Octubre (Alcivar Tenorio &

Mosquera Armijo, 2011). Se concluyó que los resultados muestran la influencia que tiene la

actividad industrial en el sector, así como la descarga de residuos y vertidos al cuerpo de agua.

Se recomienda intensificar los controles de descargas de aguas residuales, realizar monitoreos,

capacitación comunitaria y programas de biorremediación (Alcivar Tenorio & Mosquera Armijo,

2011).

49

2.1.7.5.- Evaluación del contenido de metales pesados en las aguas y el sedimento del río

Babahoyo, en el tramo comprendido entre las localidades de Babahoyo y Samborondón

Este trabajo realizado por Jenny Venegas en 2016 evaluó la presencia de los metales pesados

cadmio, cromo, cobre, níquel y plomo en el río Babahoyo, en las localidades de Babahoyo y

Samborondón, en una extensión de 45 Km con una distancia de 5 Km entre cada punto.

Los resultados obtenidos muestran que los parámetros determinados en aguas no tienen mayores

variaciones y se encuentran en los límites permisibles de acuerdo a la Tabla 5 del TULSMA,

sobre criterios de calidad de agua para la preservación de la vida acuática y silvestre. La

excepción fue el Cd el cual supera en los puntos 4, 6 y 8, los límites permisibles (Venegas G.,

2016).

En sedimentos, sí se observan variaciones importantes en la concentración de los metales

pesados, sobre todo en los puntos 2, 3, 7 y 8, que se elevan comparado con los demás puntos

muestreados. En el caso del cobre, las concentraciones superan todos los límites establecidos en

normas nacionales e internacionales en todos los puntos muestreados, con concentraciones por

encima de las 28 ppm (Venegas G., 2016).

2.1.7.6.- Propuesta de desarrollo de un biofiltro para remoción de plomo en el agua de

consumo de los pobladores del recinto Yurima – Daule.

Este trabajo de tesis realizado por Lissette Ramírez de la carrera de Ingeniería Ambiental de la

Universidad de Guayaquil en 2017 bajo la tutela de la Dra Beatríz Pernía Santos, PhD. tuvo

como finalidad determinar la presencia de Pb en agua, sedimento y sólidos suspendidos del río

Pula, siendo este tributario principal del río Daule e identificar plantas acuáticas con potencial

fitorremediador que puedan ser utilizadas en el diseño de biofiltros para la mitigación de

contaminación por metales pesados.

En el trabajo se colectaron muestras de agua en el periodo 2014-2016 en 4 puntos dentro del río,

generando un total de 12 muestras que fueron trasladadas y analizadas por espectrofotometría de

absorción atómica de llama en el Instituto de Investigaciones de Recursos Naturales (IIRN) de la

facultad de Ciencias Naturales de la universidad (Ramírez M., 2017).

En época de lluvia no se encontraron resultados más en época seca superan los límites máximos

permisibles por el TULSMA. Se encontró una tendencia ascendente de Pb en el tiempo con

valores entre 0,016 y 0,052 mg/L (Ramírez M., 2017).

Las especies utilizadas para el experimento fueron Spirodela intermedia, Lemna sp., Azolla

caroliniana y Musa paradisiaca.

50

Los resultados del experimento arrojaron valores de remoción en sustratos de 55,88% +/- 8,50

para Azolla Caroliniana, 64% para Lemna sp., 83,33% +/- 6,50 en Spirodela polyrhiza en plantas

acuáticas y 88,22% +/- 6,57 para Musa Paradisiaca y 97,66% +/- 2,08 en Zeolita (Figura 15).

Figura 15.- Porcentajes de remoción de Pb en los distintos sustratos utilizados como biofiltros.

Fuente: Ramírez Moreira (2017)

Del análisis realizado a la especie A. Caroliniana sobre su capacidad de remoción tanto como

biofiltro y en planta viva se obtuvo mayor eficiencia en su estado natural con un valor de 67,55

+/- 2,34% respecto a su estado en seco (Figura 16).

Figura 16.- Porcentajes de Remoción de Pb en Azolla sp. viva y seca diferenciada por tamaños.

Fuente: Ramírez Moreira (2017)

51

2.2.- MARCO LEGAL

El presente trabajo de investigación de metales pesados en agua se fundamenta en la siguiente

legislación ambiental:

2.2.1.- Constitución Política de la República del Ecuador (Registro Oficial No. 449 del 20 de

octubre de 2008)

Art 12: El derecho humano al agua es fundamental e irrenunciable.

Art. 14: Se reconoce el derecho de la población a vivir en un ambiente sano y ecológicamente

equilibrado, que garantice la sostenibilidad y el buen vivir

Art. 72.- La naturaleza tiene derecho a la restauración. Esta restauración será independiente de la

obligación que tienen el Estado y las personas naturales o jurídicas de indemnizar a los

individuos y colectivos que dependan de los sistemas naturales afectados.

Art. 264.- Los gobiernos municipales tendrán las siguientes competencias exclusivas sin

perjuicio de otras que determine la ley:

Numeral 4.- Prestar los servicios públicos de agua potable, alcantarillado, depuración de aguas

residuales, manejo de desechos sólidos, actividades de saneamiento ambiental y aquellos que

establezca la ley.

Art. 397.- En caso de daños ambientales el Estado actuará de manera inmediata y subsidiaria

para garantizar la salud y la restauración de los ecosistemas. Además de la sanción

correspondiente, el Estado repetirá contra el operador de la actividad que produjera el daño las

obligaciones que conlleve la reparación integral, en las condiciones y con los procedimientos que

la ley establezca. La responsabilidad también recaerá sobre las servidoras o servidores

responsables de realizar el control ambiental.

2.2.2.- Ley Orgánica de recursos hídricos, usos y aprovechamiento del agua (Publicada en

el registro oficial No.305, 6 de Agosto de 2014).

Artículo 64.- Conservación del agua. La naturaleza o Pacha Mama tiene derecho a la

conservación de las aguas con sus propiedades como soporte esencial para todas las formas de

vida.

Artículo 80.- Vertidos: ―…Queda prohibido el vertido directo o indirecto de aguas o productos

residuales, aguas servidas, sin tratamiento y lixiviados susceptibles de contaminar las aguas del

dominio hídrico público…‖.

Es responsabilidad de los gobiernos autónomos municipales el tratamiento de las aguas servidas

y desechos sólidos, para evitar la contaminación de las aguas de conformidad con la ley.

52

2.2.3.- Acuerdo Ministerial No. 061, reforma el Libro VI del Texto Unificado de Legislación

Secundaria del Ministerio del Ambiente, Registro Oficial No.316, edición especial del 4 de

mayo de 2015.

2.2.3.1.- Sección III Calidad de componentes abióticos

Parágrafo I: Del agua

Art. 209 De la calidad del agua.- ―…La evaluación y control de la calidad de agua, se la realizará

con procedimientos analíticos, muestreos y monitoreos de descargas, vertidos y cuerpos

receptores…‖

Art. 210 Prohibición.- De conformidad con la normativa legal vigente:

―… b) Se prohíbe la descarga y vertido que sobrepase los límites permisibles o criterios de

calidad correspondientes establecidos en este Libro, en las normas técnicas o anexos de

aplicación;

c) Se prohíbe la descarga y vertidos de aguas servidas o industriales, en quebradas secas o

nacimientos de cuerpos hídricos u ojos de agua; y,

d) Se prohíbe la descarga y vertidos de aguas servidas o industriales, sobre cuerpos hídricos,

cuyo caudal mínimo anual no esté en capacidad de soportar la descarga.‖.

Parágrafo III: De los sedimentos

Art. 215 Calidad de los Sedimentos.- ―…Para realizar la evaluación de la calidad ambiental

mediante análisis de sedimentos se deberá aplicar muestreos y monitoreo de las áreas

directamente influenciadas por la actividad regulada, siguiendo los protocolos que normen la

Autoridad Ambiental Nacional y en el caso de no existir, siguiendo protocolos aceptados

internacionalmente.

2.2.3.2.- Acuerdo Ministerial No. 097- A, Anexo 1. Norma de calidad ambiental y de

descarga de efluentes al recurso agua. Reforma al Libro VI del TULSMA Registro Oficial

N° 387 del 4 de noviembre de 2015

Criterios de calidad de aguas para la preservación de la vida acuática y silvestre en aguas

dulces, y en aguas marinas y de estuarios.

5.1.2.1.- ―Se entiende por uso del agua para preservación de la vida acuática y silvestre, su

empleo en actividades destinadas a mantener la vida natural de los ecosistemas asociados…‖.

5.1.2.2.- Los criterios de calidad para la preservación de la vida acuática y silvestre en aguas

dulces, marinas y de estuario, en cuanto a los parámetros estudiados Plomo y Cromo se

presentan en la Tabla 2 del documento legal.

53

Figura 17.- Límites máximo Permisible para Cromo Total y Plomo en agua dulce. Fuente:

Acuerdo Ministerial 097-A

El valor de Cromo Hexavalente en agua está regulado dentro de los L.M.P. para fuentes de agua

para consumo humano y doméstico.

Figura 18.- Límite máximo Permisible de Cr VI en agua para consumo humano. Fuente: Acuerdo

Ministerial 097-A.

2.2.3.3.- Acuerdo Ministerial No. 097- A, Anexo 2. Norma de calidad ambiental del recurso

suelo y criterios de remediación para suelos contaminados.

Criterios de calidad de suelo y criterios de remediación

4.4.2.- Criterios de calidad del suelo. - Los criterios de calidad del suelo son valores de fondo

aproximados o límites analíticos de detección para un contaminante presente en el suelo.‖. ―Los

criterios de calidad del suelo constan en la Tabla 1‖.

Figura 19.- Criterios de calidad de suelo. Fuente: Ac. Ministerial 097-A

54

2.2.4.- Normativa Internacional

2.2.4.1.- Canadian Environmental Quality Guidelines: Water Quality Guidelines for the

Protection of Aquatic Life

Los límites máximos permisibles de Plomo y Cromo para el recurso agua y protección de la vida

marina se muestran en la siguiente tabla.

Figura 20.- Tabla de límites máximos permisibles de concentración de Plomo y Cromo VI en

Agua. Fuente: Canadian Water Quality Guidelines.

El límite máximo permisible de Plomo en agua puede variar de 1 a 7 µg/L dependiendo de la

concentración de la dureza. El LMP referencial es de 1.

2.2.4.2.- Canadian Environmental Quality Guidelines: Sediment Quality Guidelines for the

Protection of Aquatic Life

Los límites máximos permisibles de Pb y Cr para sedimento se muestran en la siguiente tabla.

Figura 21.- Tabla de límites máximos permisibles de concentración de Plomo y Cromo en

Sedimento. Fuente: Canadian Water Quality Guidelines.

2.2.4.3.- National Recommended Aquatic Life Criteria (U.S. EPA)

Según la ―Environmental Protection Agency‖ de Estados Unidos, los valores referenciales de Pb

en agua son de 0,065 mg/L y de Cr VI de 0,016 mg/L.

55

3. METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÒN

En el área de estudio, el 20 de Diciembre de 2017 se procedió a realizar la salida de campo con

fin de recopilar información de la situación ambiental del sector mediante observación presencial

en el sitio y registro fotográfico (Anexo 1), así como a escoger los puntos de muestreo de agua y

sedimento.

3.1.- Determinación de Puntos de Muestreo en tramo del Rio Vinces.

El tramo escogido para la toma de muestras de agua in-situ comprende 1.20 Km, para el cual se

determinan 3 puntos de muestreo con una distancia de separación entre punto y punto de 1/2 Km

entre sí.

En cada punto se consideró la toma de muestras de agua y sedimento por triplicado, obteniendo

un total de 9 muestras de agua y 9 de sedimento al mismo tiempo que se registraron los datos de

las muestras en una bitácora de muestreo (Tabla 5).

La ubicación de los puntos de muestreo se consideró de acuerdo al tramo del rio que rodea el

sector urbano ―La Bocana‖.

Figura 22.- Puntos de Muestreo en Rio Vinces

3.1.1.- Coordenadas Geográficas:

PUNTO LONGITUD (X) LATITUD (Y)

1 79°48'27.26"O 1°49'39.60"S

2 79°48'37.66"O 1°49'52.49"S

3 79°48'48.72"O 1°50'2.16"S

Tabla 4.- Coordenadas Geográficas de los Puntos de Muestreo

56

3.2. Toma de Muestras In-Situ

Se recolectaron 3 muestras de agua y 3 de sedimento por cada punto de muestreo para luego ser

analizadas en laboratorio y sacar un promedio de cada punto para determinar los niveles de

concentración de Plomo y Cromo VI en el cuerpo hídrico. Las muestras se tomaron a orilla del

rio.

3.2.1.- Materiales para la toma de muestras:

Para la toma de muestras se contó con los siguientes implementos:

Botella Van Dorn

Frascos de Polifluoroetileno

Bolsa plástica hermética

Cinta adhesiva

Etiquetas para identificación de

muestras

Tabla de campo

Bitácora de muestreo

GPS

Cámara fotográfica

Guantes de Nitrilo

Hieleras

3.2.2.- Muestreo en Agua

Para la toma de muestra de agua, se usaron guantes de nitrilo y envases de polietileno de 1000

mL previamente esterilizados con ácido nítrico al 1% y lavados con agua ultra pura.

Previo a la toma de muestra se lavaron los envases con agua del rio, luego se lo sumergió

completamente para permitir el ingreso del agua. Finalmente se retira el frasco, se tapa el envase

y se procede a su sellado con cinta adhesiva y etiquetado de identificación de la muestra.

3.2.3.- Muestreo en Sedimento

Este muestreo se realizó en la superficie con aproximadamente 5 cm de profundidad. Para esta

recolección se utilizó una pala plástica y guantes estériles. Luego se almacenó la muestra en

bolsas de polietileno estériles con cierre hermético con capacidad de almacenamiento de 1.5 L

(Anexo 3).

3.3.- Registro de Datos

Al momento de efectuar el muestreo en los diferentes puntos se llevó un registro de los datos de

las muestras en una bitácora de muestreo.

57

REGISTRO DE MUESTRAS RECOLECTADAS

ZONA DE MUESTREO: RIO ―VINCES‖ SECTOR LA BOCANA SALITRE - ECUADOR

RESPONSABLE: FAUSTO JAVIER YAGUAL SALINAS

FECHA DE MUESTREO: 20/12/2017

TIPO DE MUESTRAS: AGUA Y SEDIMENTO

PARAMETROS A MEDIR: PLOMO Y CROMO HEXAVALENTE

LABORATORIO DE ANALISIS: GRUPO QUIMICO MARCOS

PUNTO DE

MUESTRE

O

N°

MUESTR

A DE

AGUA

N°

MUESTRA

DE

SEDIMENT

O

HORA DE

MUESTRE

O

p

H

TEMPERATUR

A

OBSERVACION

ES

1

1A 1A 15:25 6 28

En el Punto 2 la

muestra de

sedimento fue más

compacta que en

los demás puntos.

1B 1B 15:47 6 28

1C 1C 16:00 6 28

2

2A 2A 16:26 5 28

2B 2B 16:41 5 28

2C 2C 16:58 5 28

3

3A 3A 17:32 6 28

3B 3B 17:43 6 28

3C 3C 17:58 6 28

Tabla 5: Registro de Muestras Recolectadas

3.4.- Identificación y conservación de la muestra

Cada muestra de agua y sedimento recolectada fue debidamente identificada mediante un rótulo

indeleble. Para su conservación estas fueron refrigeradas.

3.5.- Medición de contaminantes: Plomo y Cromo en agua

La metodología empleada en laboratorio para la determinación de Plomo y Cromo en las

muestras fue acorde a los métodos analíticos standard de medición por espectroscopia de

absorción atómica (Perkin Elmer Manual, 2005). Los análisis fueron realizados por el

Laboratorio Acreditado Grupo Químico Marcos.

58

3.5.1.- Estándares de 1, 5 y 9 mg/L para la curva de calibración de Plomo

Se preparó una solución intermedia de 10,0 mg/L a partir de la solución intermedia de

100,0 mg/L, se tomó 10 mL de la solución y llevó a volumen en un balón aforado de 100

mL, con agua acidulada.

Se preparó un estándar de 5,0 mg/L a partir de la solución intermedia de 100,0 mg/L, se

tomó 5 mL de ésta solución y llevó a volumen en un balón aforado de 100 mL, con agua

acidulada.

Se preparó un estándar de 1.0 mg/L a partir del estándar de 10,0 mg/L, se tomó 10 mL de

ésta solución y llevó a volumen en un balón aforado de 100 mL, con agua acidulada.

Se preparó un estándar de 9,0mg/L a partir de la solución intermedia de 100 mg/L, se

tomó 9 mL de ésta solución empleando pipetas de 5 mL y 4 mL y se llevó a volumen en

un balón aforado de 100 mL, con agua acidulada.

3.5.2.- Estándares 1, 2 y 4 mg/L para la curva de calibración de Cromo

Se preparó un estándar de 10,0 mg/L a partir de la solución intermedia de 100,0 mg/L,

tome 10 mL de ésta solución y se llevó a volumen en un balón aforado de 100 mL, con

agua acidulada.

Se preparó un estándar de 4,0mg/L a partir de la solución intermedia de 100 mg/L, tome

4 mL de ésta solución y se llevó a volumen en un balón aforado de 100 mL, con agua

acidulada.

Se preparó un estándar de 2,0mg/L a partir de la solución intermedia de 100 mg/L, tome

2 mL de ésta solución y se llevó a volumen en un balón aforado de 100 mL, con agua

acidulada.

Se preparó un estándar de 1,0 mg/L a partir del estándar de 10,0 mg/L, tome 10 mL de

ésta solución y se llevó a volumen en un balón aforado de 100 mL, con agua acidulada.

3.5.3.- Preparación de Estándares de Control de la digestión

Estándar de control de 1 mg/L de Pb y Cr: A partir del estándar intermedio de 100 mg/L

de cada metal, se añadió 1 mL a un balón aforado de 100 mL y se completó a volumen de

100 mL con agua desionizada.

Digestión de blancos, estándar de control y muestras para el análisis de metales totales:

Se preparó dos Erlenmeyer de 125 mL marcados con blanco, dos con estándar de Pb y Cr

y los necesarios para las muestras con duplicados requeridos.

Se agitó la muestra para homogenizarla.

Con probeta de 50 mL se tomó una fracción de 50 mL de agua desionizada para el

blanco y 50 mL del estándar de control de 1 mg/L.

59

3.5.4.- Procesamiento de datos y cálculo de resultados:

El equipo reportó la concentración de cada ion metálico en mg/L referente a la apropiada

curva de calibración.

Si la muestra ha sido diluida, se multiplica por el factor de dilución.

Si se requiere dilución de la muestra:

(

)

Siendo:

A = mg/L de metal en alícuota diluida o muestra procesada, de la curva de calibración

V final = Volumen al que se llevó la alícuota a diluir.

V alícuota = mL tomados de alícuota de muestra.

3.6.- Medición de Plomo y Cromo en sedimento

El análisis de los metales en sedimento se llevó a cabo siguiendo la misma metodología standard

de medición por espectroscopia de absorción atómica (Perkin Elmer Manual, 2005), la cual se da

mediante los siguientes procesos:

3.6.1.- Secado

Se esparció el sedimento de manera más fina posible cubriendo las fundas plásticas dejándolo

secar durante tres días a temperatura ambiente.

3.6.2.-Disgregación y tamizado

Al cabo de los tres días se utilizó un mortero para reducir las muestras a un polvo lo más fino

posible. Seguidamente se utilizó un tamiz de 71μm para obtener la fracción a trabajar. Al término

de cada uso del tamiz, es necesario limpiarlo con alcohol para eliminar residuos.

3.6.3.- Secado y pesado de muestras

Se depositó la fracción de las muestras resultantes del tamizado en capsulas de porcelana

rotuladas para eliminar la humedad para luego ser ingresadas en una estufa durante una hora a

100°C.

60

Luego se colocó sobre una balanza analítica Sartorius un vaso de precipitación dentro del cual se

ubica un tubo de ensayo. Se resetea la balanza a cero; se colocó los sedimentos dentro del tubo

de ensayo con la ayuda de una cucharilla hasta llegar al peso aproximado de 0,50 g.

3.6.4.- Digestión

Finalizado el pesado, se añadió 5 mL de ácido nítrico a cada tubo de ensayo. Se tapó los tubos de

ensayo y se cubrió los bordes con cinta de teflón y su respectiva tapa rosca. Luego se los colocó

a 100 ± 5 °C en Baño María luego, se deja enfriar durante 15 minutos, se vertió a través de

embudos utilizando papel Whatman N°40, en matraces volumétricos de 100 mL. Una vez

filtrado, se igualó el volumen a 100 mL usando agua ultrapura.

3.6.5.- Medición:

Finalmente se analizó la muestra en el espectrofotómetro de absorción atómica y se obtienen los

resultados.

61

4.- ACCIONES Y RESULTADOS

4.1.- Determinación de Plomo y Cromo

Para el análisis de Plomo y Cromo VI en las muestras, se escogió el laboratorio químico

acreditado Grupo Químico Marcos. Las muestras fueron entregadas al día siguiente dentro del

tiempo recomendado de recepción y se obtuvieron los resultados el 4 de Enero de 2018.

En todos los análisis en agua se reportaron valores inferiores al límite de detección del equipo de

medición de 0,01 mg/L para Cromo (VI) y 0,0008 mg/L para Plomo y en análisis de sedimento

valores inferiores al límite de detección de 0,3 mg/Kg para Plomo y 0,01 mg/Kg para Cromo VI

(Anexos 4-39).

4.2.- Comparación con la normativa legal ambiental nacional e internacional

Los límites máximos permisibles fuente de verificación fueron: para Pb en agua valores de 0,001

mg/L según Ac. Ministerial 097A y 0,065 mg/L según la United States Environmental Protection

Agency (U.S. EPA) y en sedimento el límite fue de 19 mg/Kg y 35 mg/Kg, respectivamente.

Para Cromo hexavalente en agua se tomó el límite máximo permisible de 0,016 de la U.S. EPA y

0,001 mg/L de la Canadian Water Quality Guidelines. En sedimento el límite a considerar fue de

0,4 mg/Kg contemplado en la normativa ecuatoriana y canadiense.

Todos los resultados obtenidos se encuentran por debajo del límite de detección, por lo tanto, no

existe afectación ambiental por metales pesados en el cuerpo de agua o en sedimentos.

4.3.- Identificación de fuentes de contaminación ambiental

En las salidas de campo realizadas se pudo evidenciar la presencia de malas prácticas por parte

de la población respecto al manejo de desechos y aguas residuales, tanto a orillas del río como

dentro del mismo.

Las fuentes de contaminación son procedentes de las distintas actividades comerciales que se

realizan en dicho sector tales como: Carpintería, talleres mecánicos, comercialización de

productos de cuero y pinturas, metalurgia (Figura 23 y 24, Anexo 1).

Los habitantes al no tener un adecuado sistema de gestión de residuos sólidos (Figura 25) y falta

de alcantarillado como servicio básico, suelen desalojar los desechos arrojándolos al río, en

ocasiones quemándolos.

Las descargas de aguas servidas por parte de las viviendas y negocios del sector son evacuadas

mediante tuberías cuyo destino final es el río (Figura 26 y anexo 2).

62

Figura 23.- Taller mecánico Figura 24.- Construcción de canoas

Figura 25 y 26.- Desechos sólidos y líquidos vertidos a orillas del río.

En las salidas de campo realizadas para la toma de muestras de agua y determinar las fuentes de

contaminación se pudo identificar la presencia de la macrófita Eichhornia Crassipes la cual

podría estar asociada a procesos de fitorremediación en el área de estudio.

4.4.- MEDIDAS DE PREVENCIÓN

El área de estudio, al no presentar contaminación significativa por Plomo y Cromo VI, debido a

las malas prácticas ambientales en tema de manejo de desechos y vertidos arrojados hacia el

cuerpo de agua receptor, se plantean medidas de prevención de la presencia de los metales

pesados.

63

Tabla 6.- Medidas de Prevención. Elaborado por: Fausto Yagual

TEMA DE

PREVENCION

MEDIDA PREVENTIVA JUSTIFICACION TIEMPO DE

EJECUCION

MEDIO DE

VERIFICACION

CONCIENTIZACION

AMBIENTAL

1.- Realizar charlas de

concientización y

capacitación ambiental

sobre calidad del agua y la

importancia de un ambiente

sano.

En la población no existe una cultura ambiental

respecto al tema de preservación del medio

ambiente.

5 días

laborables

cada 3 meses

Fotos de las

Capacitaciones

2.- Instruir a la población

en actividades de reciclaje y

alargar la vida útil de los

materiales.

No existen buenas practicas respecto a reciclaje y

recuperación de los materiales. Esta actividad

promueve un mejor uso de los recursos y dinamiza

la economía del sector.

5 días

laborables

cada 3 meses

Fotos de las

Capacitaciones

3.- Instruir a la población

respecto a buenas practicas

sanitarias

Muchas de las afectaciones a la salud en la

población son debido a falta de higiene y

salubridad.

5 días

laborables

cada 3 meses

Fotos de las

Capacitaciones

4.- Realizar charlas de

educación ambiental en las

escuelas y colegios.

La población juvenil es la más apta para

concientizar y es eje de apoyo para llegar a los

demás

2 veces al año Fotos de las

Capacitaciones

GESTION DE

RESIDUOS

SOLIDOS

1.- Promover la separación

y clasificación de residuos

en la fuente según el tipo de

desecho.

La separación de residuos en la fuente es el primer

paso para una adecuada gestión de los mismos.

5 días

laborables

cada 3 meses

Fotos de las

Capacitaciones y

Actividades

64

2.- Instalar un centro de acopio para reciclaje de

plástico, cartón, vidrio y

metales.

Los habitantes luego de separar los residuos pueden acudir a un centro de acopio para entregar los

materiales separados a cambio de recibir una ayuda

económica según el peso de su entrega.

1 mes Fotos de la construcción del

Centro de Acopio

3.- Transportar dichos

materiales a planta

recicladora para la

adecuada gestión de dichos

materiales.

De no existir una planta recicladora dentro del

cantón se podrá coordinar con la empresa para el

recibimiento de estos materiales y aplicar gestión a

los mismos.

Viaje de 2

horas

Registros de

Entrega de

materiales

4.- Instalar planta de

compostaje en zona rural

para la gestión de materia

orgánica residual

Todo material orgánico será incluido en un proceso

de compostaje con el fin de producir abono a ser

utilizado en la agricultura.

1 mes Fotos de

construcción de

planta de Compost

65

4.5.- PROPUESTA DE MONITOREO

Debido a la ausencia de contaminación ambiental por Plomo y Cromo en aguas y sedimentos del

río Vinces, sector La Bocana del cantón Salitre, se proponen las siguientes medidas para

garantizar que se mantenga el estado actual del cuerpo hídrico:

Realizar control y seguimiento a los niveles de concentración de metales pesados por

Plomo y Cromo VI en época de lluvia y seca, a nivel superficial, profundidad y en

sedimentos.

Realizar monitoreos de otros metales pesados y otros parámetros de calidad de agua tales

como Coliformes fecales y totales, sólidos suspendidos, grasas y aceites.

Analizar el potencial fitorremediador de especies de plantas acuáticas que se desarrollan

en la ribera del río como el Jacinto de agua.

Monitorear parámetros físicos, químicos y biológicos del agua, como también de los

sedimentos.

4.6.- PROPUESTA DE REMEDIACION

El tramo escogido del río Vinces en el sector La Bocana del cantón Salitre no se encuentra

contaminado por Plomo o Cromo; sin embargo, se realiza una propuesta de remediación con el

fin de que pueda ser aplicada en una situación futura de aumento de los niveles de concentración

de los metales pesados analizados.

De las dos alternativas de remediación planteadas en el presente trabajo, una propuesta de

biorremediación es poco aplicable debido a que si bien las bacterias presentes en el área de

estudio sirvan para remoción de metales, la estimulación o incremento de éstas puede resultar

nociva para la salud de los pobladores, al ser éste un sitio de recreación.

Por lo tanto, se establece a continuación una propuesta de fitorremediación.

4.6.1.- FITOREMEDIACION: FITOEXTRACCIÓN

Diversas investigaciones realizadas sobre remoción de metales en medio acuoso han demostrado

la capacidad remediadora de contaminantes que tienen ciertas plantas acuáticas al ser

reproducidas en el medio.

66

4.6.1.1.- Mecanismo y Diseño de Depuración de Contaminantes en Río Vinces

El área de estudio del presente trabajo consta naturalmente con la presencia de la especie vegetal

macrófita Eichhornia crassipes, la cual es identificada como remediadora de contaminantes,

entre ellos metales pesados Pb y Cr por Delgado, Bigeriego, & Guardiola (1993) y Schneider &

Rubio (1999). Los trabajos de tesis realizados por los Ingenieros ambientales graduados en la

Facultad de Ciencias Naturales Ramírez (2017), Vásconez (2017), León (2017) y Varela (2017)

corroboran la información obtenida sobre el empleo de macrófitas acuáticas en fitorremediación,

destacando también su capacidad de remoción de Pb y coliformes totales.

Se plantea un sistema de tratamiento acuático con especies flotantes aplicado al agua residual

generada en la localidad previo a su descarga en el cuerpo de agua receptor (Figura 27). El

proceso de remoción de contaminantes se llevará a cabo por medio de estanques contenedores

donde las macrófitas se desarrollarán y se controlará su efectividad de remoción en el medio.

En base a la bibliografía revisada se propone la construcción de 4 estanques de profundidad

aproximada de 1 m, interconectados entre sí de manera que el agua residual generada por las

viviendas y negocios existentes en la localidad desemboquen en un sistema de macrófitas

acuáticas que le permitan una depuración progresiva de los contaminantes. La principal especie

recomendada en función de la bibliografía revisada el jacinto de agua (Eicchornia crassipes)

debido a su presencia en el área de estudio, al igual que se pueden utilizar otras especies

acuáticas como son la lenteja de agua (Lemna spp.), Spirodela intermedia, Azolla Caroliniana

cuya efectividad se ha descrito en otro estudio realizado en la provincia del Guayas (Ramírez

2017; León, 2017).

Figura 27.- Esquema de sistema con especies flotantes (Fernández et al., 2000).

Luego del proceso de filtración mediante Eichhornia crassipes u otras especies de macrófita

acuática, se propone que la biomasa resultante sea eliminada mediante envío a empresa

―Geocycle‖, que cuenta con el sistema de coprocesamiento que permitirá una adecuada gestión

de la misma enfocando principalmente su uso como generador de energía.

67

5.- DISCUSIÓN

Los resultados obtenidos, al ser comparados con investigaciones previas realizadas en poblados

de Ecuador y en el exterior, se pueden establecer diferencias de factores que inciden en los

niveles de concentración hallados en otros cuerpos de agua.

En el presente trabajo no se halló contaminación por Pb en el agua del río Vinces. Por el

contrario, en el estudio de Vaca (2014) en el río Santa Rosa de la provincia de El Oro, se

encontraron concentraciones de Plomo en agua entre 0,04 a 0,24 ppm en sus 3 estaciones de

muestreo. En sedimento el valor obtenido en el río Vinces fue inferior a 0,3 mg/Kg de Plomo en

contraste con los valores entre 29 y 48 mg/Kg de dicho metal hallados en el río Santa Rosa

(Vaca, 2014) que llegan a superar los límites máximos permisibles de la normativa canadiense.

Tanto el río Santa Rosa como el río Vinces son cuerpos de agua cuya calidad se ve afectada por

la deposición de desechos y aguas residuales descargadas en las riberas de los mismos; sin

embargo, los valores encontrados de Pb en agua y sedimento en el primero son atribuibles a la

actividad minera a la cual está expuesto el cuerpo de agua estudiado por Vaca, siendo éste un

factor que no incide en el presente estudio.

El trabajo realizado por Ramírez (2017) en el Estero el Macho ubicado en la ciudad de Machala

también de la Provincia de El Oro, arrojó resultados en agua inferiores al límite de detección por

el espectrofotómetro de medición utilizado, de igual manera que se obtuvieron en el presente

trabajo. Por lo contrario, los resultados en sedimento del estero El Macho mostraron valores

entre 26 y 80 ppm los cuáles llegan a superar ampliamente los límites máximos permisibles de la

normativa internacional.

En ambas áreas de estudio se tomaron las muestras de agua de manera superficial al igual que se

midió valores de pH y temperatura, siendo éstos, factores clave que inciden en la movilidad de

los metales y nivel de oxigenación del cuerpo hídrico.

En el trabajo de Ramírez (2017) el pH llegó a ser ligeramente alcalino mientras el río Vinces

mostró un pH ligeramente ácido asociado a una menor turbidez en el agua obteniendo valores de

6 para el punto 1 y 3, y de 5 para el punto 2.

Por otro lado, la investigación realizada por Ramírez (2017) en el río Pula perteneciente al

cantón Daule arrojó valores de plomo en agua que oscilan entre 0,0086 y 0,052 mg/L y valores

de Pb en sedimento que oscilan entre 6,07 y 12,58 mg/Kg. Los valores elevados de Pb en

sedimento son atribuibles al uso de fertilizantes proveniente de la actividad agrícola en el sector.

En el presente trabajo, aunque el río Vinces también se ve afectado por actividad agrícola los

resultados obtenidos no indican contaminación ambiental.

El trabajo elaborado por Elena Mafla sobre determinación de Pb, Cr y As en aguas del canal de

riego Latacunga-Salcedo-Ambato del río Cutuchi muestra resultados menores a 0,05 mg/L para

68

Pb y menores a 0,5 mg/L para Cr en agua que al ser contrastados con los resultados del presente

trabajo se puede apreciar que en el caso del río Cutuchi, dichas aguas se encuentran afectadas por

la actividad agrícola del sector.

En el trabajo de tesis doctoral realizado por Justo Huayamave sobre parámetros de

contaminación en el Rio Daule, se reportaron valores en agua de 5,96 ug/L en Plomo y 15,85

ug/L en Cromo y en sedimento desde no detecciones a 62,19 mg/Kg de Cromo y desde no

detecciones a 40,83 mg/Kg de Plomo. Dichos resultados muestran que las aguas del río Daule se

ven afectadas por estos metales pesados y siendo este río de la provincia del Guayas de

características similares al río Vinces, es necesario realizar constantes monitoreos de su calidad

de agua.

La investigación elaborada por Mariana Alcivar y Jessica Mosquera (2011) de determinación de

metales pesados en agua y sedimento del Estero Salado muestran valores de Cromo inferiores a

0,01 ppm por debajo del LMP mas en sedimento valores entre 11,99 y 43,47 ppm. Los valores

elevados en sedimento encontrados en el trabajo de Alcívar y Mosquera están asociados a la

mayor incidencia que tiene la actividad industrial presente en Guayaquil con relación a la

existente en La Bocana, Salitre.

El estudio de determinación de metales pesados en sedimentos y en la macrófita acuática

Eichhornia Crassipes en el río Almandares en La Habana, Cuba muestra claramente la relación

existente en la disposición de los metales en sedimento y la asimilación por la planta. Los valores

de Plomo obtenidos en sedimento mostrados estuvieron entre 38,7 y 217,5 mg/Kg y los niveles

en planta pudieron llegar a 143 mg/Kg. Dicha investigación confirma el uso de E. Crassipes

como fitorremediadora, lo cual está descrito en la propuesta de remediación planteada.

Si bien se han reportado cifras significativas de Pb y Cr en otros estudios realizados en la

provincia del Guayas, los resultados obtenidos en el presente trabajo investigativo muestran que

el rio Vinces cuyo tramo escogido rodea el sector La Bocana del Cantón Salitre se encuentra

libre de afectación ambiental por los metales pesados estudiados.

El trabajo de investigación realizado por Bravo (2017) corrobora la cualidad fitoacumuladora de

E. Crassipes, en cuyo caso fue de Cadmio. Sin embargo, la presencia de ésta contribuye a la

depuración de contaminantes mas no representa la causa de los límites no detectables ya que

diversos autores como Bravo (2017), Ramírez (2017) y Huayamave (2013) han reportado niveles

de metales pesados por encima de la normativa ambiental en aguas de la provincia del Guayas

donde también se encuentra la especie.

Se atribuye los resultados encontrados a la ruta de las aguas del río Vinces, siendo éstas

provenientes de la Coordillera Occidental por lo que captan aguas que vienen del páramo y

consecuentemente éstas son limpias. El influjo y carga de masas de agua que vienen de las

estribaciones hacen un sistema de limpieza natural.

69

El río Vinces también ha sido estudiado previamente por investigadores del Instituto de Recursos

Naturales de la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad de Guayaquil, en la

identificación de Cadmio y tampoco se han encontrado resultados de contaminación.

Los resultados obtenidos en el presente trabajo permiten calificar al área de estudio ―La Bocana‖

como sector estratégico de referencia bibliográfica sobre el estado libre de contaminación, por

Plomo y Cromo de utilidad para monitoreos y estudios posteriores.

Las propuestas de prevención, monitoreo y remediación descritas en el presente trabajo

permitirán llevar un control de los niveles de plomo y cromo en las aguas del río Vinces y evitar

cualquier tipo de afectación futura por estos metales.

70

6.- CONCLUSIONES

Todos los resultados de concentración de Plomo y Cromo VI en agua y sedimento obtenidos en

el presente trabajo investigativo realizado en un tramo del Rio Vinces parte del Sector La Bocana

del Cantón Salitre estuvieron por debajo del límite detectable del equipo de espectrofotometría

de absorción atómica, lo cual indica que el área de estudio se encuentra libre de contaminación

por los metales analizados.

Si bien no existen resultados de contaminación ambiental por los metales estudiados se puede

apreciar signos de contaminación ambiental por otras vías tales como el mal manejo de desechos

y descargas de aguas residuales hacia el cuerpo hídrico receptor, por lo que se sugiere se realicen

otros estudios físico-químicos de las aguas con el fin de determinar afectaciones ambientales

indicadas en otros parámetros.

Existe un bajo nivel de calidad de vida en materia socio-ambiental. Si bien se han realizado

obras, aún falta mucho por hacer en dicho cantón. Un servicio que debería ser gestionado

prontamente es la red de alcantarillado sanitario y un sistema de tratamiento de aguas residuales.

La presente investigación sirve de línea base de estado libre de contaminación por plomo y

cromo para estudios posteriores en el área de estudio.

Con las propuestas de Prevención y Remediación de contaminantes planteadas en el presente

trabajo de investigación se espera poder contribuir a la mejora del bienestar común en materia

socio ambiental en la población.

7.- RECOMENDACIONES

Realizar continuos monitoreos de la calidad de aguas y sedimentos con el fin de prevenir

y actuar a tiempo frente a cualquier signo de presencia de afectación ambiental en el

sector, mediante medición de los contaminantes estudiados Pb y Cr así como otros

parámetros físicos, químicos y bacteriológicos.

Poner en práctica las medidas de prevención planteadas en el presente trabajo en cuanto a

manejo de desechos.

Gestionar con el GAD municipal la implementación de obras que beneficien la calidad de

vida de la población.

Recurrir a la propuesta de fitorremediación planteada en el presente trabajo en caso de

presentarse algún tipo de contaminación hídrica que lo requiera.

71

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79

9.- ANEXOS

ANEXO 1.- REGISTRO FOTOGRAFICO DE FUENTES DE CONTAMINACION

HIDRICA EN EL AREA DE ESTUDIO

Talleres Mecanicos Comedor Público

Comercialización de Productos cuero Mala Disposición de Desechos

80

Actividades Comerciales: Carpintería

Actividades Comerciales: Construcción de canoas

81

ANEXO 2.- REGISTRO FOTOGRAFICO DE DESECHOS Y VERTIDOS ENVIADOS

AL CUERPO DE AGUA RECEPTOR

Desechos arrojados a orillas del cuerpo de agua receptor (Rio Vinces)

Aguas Residuales descargadas a orillas del cuerpo de agua receptor (Rio Vinces)

82



83

ANEXO 3.- REGISTRO FOTOGRAFICO DE LA TOMA DE MUESTRAS EN EL AREA

DE ESTUDIO

Toma de Muestras de Agua

84

Toma de Muestras de Sedimento

Recolección de Muestra de Sedimento sellada para analisis de laboratorio

85

ANEXO 4.- RESULTADO DE PB Y CR VI EN AGUA. MUESTRA 1A

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ANEXO 5.- REGISTRO FOTOGRAFICO DE MUESTRA DE AGUA 1A

87

ANEXO 6.- RESULTADO DE PB Y CR VI EN AGUA. MUESTRA 1B

88

ANEXO 7.- REGISTRO FOTOGRAFICO DE MUESTRA DE AGUA 1B

89

ANEXO 8.- RESULTADO DE PB Y CR VI EN AGUA. MUESTRA 1C

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ANEXO 9.- REGISTRO FOTOGRAFICO DE MUESTRA DE AGUA 1C

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ANEXO 22.- RESULTADO DE PB Y CR VI EN SEDIMENTO. MUESTRA 1A

104

ANEXO 23.- REGISTRO FOTOGRAFICO DE SEDIMENTO. MUESTRA 1A

105

ANEXO 24.- RESULTADO DE PB Y CR VI EN SEDIMENTO. MUESTRA 1B

106

ANEXO 25.- REGISTRO FOTOGRAFICO DE SEDIMENTO. MUESTRA 1B

107

ANEXO 26.- RESULTADO DE PB Y CR VI EN SEDIMENTO. MUESTRA 1C

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ANEXO 27.- REGISTRO FOTOGRAFICO DE SEDIMENTO. MUESTRA 1C

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