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Fitoacumulación de metales pesados
(Cd, Cr, ni, Pb) del sedimento del
Estero Salado (sector Urdesa Norte)
en cultivo de maíz (zea mays l)
Resumen
Una de las características en la ciudad de Guayaquil, para la contaminación por metales tóxicos pesados
en el Estero Salado, es debido a las descargas de residuos, destacando aquellas que proceden de las ac-
tividades industriales y domésticas. Se realizó la investigación utilizando el sedimento del Estero Salado
(previo tratamiento de oxigenación) en cuatro macetas con plantas de maíz (Zea mays L.) con la finalidad
de conocer la absorción de metales pesados en los diferentes tejidos de la planta (fitoacumulación).Las
muestras de plantas se evaluaron a los 86 días de siembra, se observó, necrosis, clorosis, adelgazamiento
de las hojas e inhibición del crecimiento, la altura total de las plantas oscila entre 40.8 cm y 68.3 cm., de-
bido posiblemente a la falta de nutrientes, así como a la influencia de los metales pesados, principalmente
el CADMIO y PLOMO. Se utilizó un espectrofotómetro de Absorción Atómica Perkin Elmer, 1996, para las
determinaciones de los metales estudiados, utilizando la técnica Basado en Analytical Methods Atomic Ab-
sorption Spectroscopy. Se observa que el Factor de Translocación (FT) más elevado es para el plomo 1.805,
le siguen el cadmio 0.426, cromo 0.099 y níquel 0.098, por lo tanto el plomo es el material transferible
en las plantas de maíz, no hay que descartar la cantidad de cadmio. En cambio los valores del Factor de
Bioconcentración (FBC), son bajos, indican que el riesgo de que los metales puedan ser fitoacumulados
por la planta, no sea significativo.
Palabras clave: residuos, fitoacumulación, metales tóxicos pesados, maíz, necrosis, clorosis, adelgaza-
miento, inhibición, FT, FBC.
Summary
One of the features in the city of Guayaquil, for contamination by toxic heavy metals in the Estero Salado,
is due to the discharge of waste, highlighting those that come from industrial and domestic activities.
Research was conducted using sediment from the Estero Salado (after oxygen treatment) in four potted
plants of corn (Zea mays L.) in order to know the uptake of heavy metals in different tissues of the plant
(phytoaccumulation), plant samples were evaluated after 86 days sowing, we noticed , necrosis, chlorosis,
leaf thinning and growth inhibition, the total height of the plants was between 40.8 cm and 68.3 cm. pos-
sibly due to the lack of nutrients, as well as the influence of heavy metals, mainly CADMIUM and LEAD.
We used an atomic absorption spectrophotometer Perkin Elmer, 1996, for determinations of the metals
studied, using the technique based on Atomic Absorption Spectroscopy Analytical Methods. It is observed
that the translocation factor (TF) is higher for lead 1.805, 0.426 followed cadmium, chromium and nickel
0.098 0.099 therefore lead is transferable material in corn plants, the amount of cadmiumshouldnt be
ruled out. Instead values Bioconcentración Factor (BCF) are low, and indicate that the risk that metals can
be phytoaccumulated by the plant, isn’t significant.
Key Words: waste, phytoaccumulation , toxic heavy metals, maize, necrosis, chlorosis, thinning, inhibition,
, FT, FBC
Galo Vélez Suárez, Naskia Andrea Morán
Revista de la Universidad de Guayaquil
Nº 116, Mayo - Agosto 2013, pp. 37 - 42
ISSN 1019 - 6161
Phytoaccumulation of heavy metals (Cd, Cr, Ni, Pb) in sediment of the
Estero Salado ( Urdesa Norte sector ) in corn crop (zea mays l).
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Investigación
Introducción
El Estero Salado cuerpo de agua, que en las déca-
das del 50 y 60, fue considerado un balneario de
tipo popular, también para la pesca y recogida de
crustáceos, bivalvos como el mejillón, ostión, hoy
desaparecidos por las actividades antropogénicas,
generando una gran variedad de contaminantes,
entre ellos metales pesados como el Pb, Ni, Cr,
Cd,(éste último la eliminación prioritaria por su
elevada toxicidad US. EPA 1979), siendo conside-
rado carcinogénico, embriotóxico, teratogénico y
mutagénico, puede causar hiperglicemia, reducir
el sistema inmunológico y anemia, debido a que in-
terfiere con el metabolismo del HIERRO (Sanders,
1986), mencionado por Acosta et. al. (2007). Este
es uno de los grandes problemas ambientales, que
debemos de tener conciencia para reducir las acti-
vidades que alteren el medioambiente, tales como
industriales y domésticas.
La presencia de metales pesados en agua y suelo,
ha provocado una mayor preocupación en los ac-
tuales momentos, a nivel mundial, debido princi-
palmente a la bioacumulación que podrían afectar
a la flora y fauna e incluso al ser humano a través
de la cadena trófica.
El término de metal pesado refiere a cualquier ele-
mento químico metálico que tenga una relativa alta
densidad y sea tóxico o venenoso en concentracio-
nes incluso muy bajas. Los ejemplos de metales pe-
sados o algunos no metales, incluyen el MERCURIO
(Hg), CADMIO (Cd), ARSENICO (As), CROMO (Cr),
TALIO (Tl), y PLOMO (Pb), entre otros (Lucho et al.,
2005a), mencionado por (Prieto et al., 2009).
En la corteza terrestre los metales pesados, se
encuentran en forma de minerales o compuestos
químicos, fácilmente se incorporan a un cuerpo de
agua, mediante el vertido de los residuos industria-
les, por las actividades mineras y agrícolas. Con
las aguas de riego contaminadas, la absorción de
metales pesados por las plantas, constituye la pri-
mera entrada en la cadena alimentaria.
El sedimento del Estero Salado está anoréxico, de-
bido a la descomposición orgánica y presencia de
metales pesados, tales como el Cd, Pb, Cr y Ni.
Fuente propia (2011). Por lo que era necesario em-
prender la presente investigación, con la finalidad
de conocer la cantidad de metales pesados que
podrían absorber las plantas, para ello se tomó la
decisión de cultivar el maíz, por ser un cultivo de
primer orden en la alimentación humana.
Hasta el momento en el Ecuador, particularmente
en la Provincia del Guayas, no se han hecho estu-
dios sobre la utilización del sedimento del Estero
Salado con fines agrícolas, con mezclas (sedimen-
to E.S. + suelo agrícola) en distintos porcentajes,
para aprovechar los micronutrientes y disminuir la
cantidad de metales pesados.
La evaluación de la contaminación del suelo y la
adopción de estándares aceptables para niveles
permisibles de metales traza en suelos, son la cla-
ve para proteger la función ecológica del suelo con
el fin de tener una agricultura sostenible. (Prieto –
Méndez et. Al 2007)
Los análisis químicos del sedimento del Estero Sa-
lado para determinar la calidad de elementos quí-
micos y nutrientes (Tabla 1), de esta investigación,
se realizaron en los Laboratorios Certificados de
Gobierno (INIAP) ESTACIÓN EXPERIMENTAL DEL
LITORAL SUR “DR. ENRIQUE AMPUERO PAREJA”
Laboratorios de suelos, tejidos vegetales y aguas.
Boliche.
pH NH4 P K Ca Mg S Zn Cu Fe Mn B M.O
7.3 29 31 724 3583 1221 311 76.3 13.7 69 13.8 2.80 3.84
Los análisis químicos del sedimento del Estero Sa-
lado para la determinación de metales tóxicos pesa-
dos, Cd, Cr, Ni, Pb, así como en la raíz, tallo y hojas
del maíz, se realizaron en el Laboratorio Químico del
Instituto de Investigaciones de Recursos Naturales de
la Facultad de Ciencias Naturales.
El propósito de este trabajo es determinar la con-
centración de metales pesados, Pb, Cd, Cr y Ni,
fitoacumulados en los tejidos del cultivo de Maíz
(Zea mays L), utilizando como sustrato el sedimen-
to del Estero Salado, sin llevar a cabo la nutrición
de la planta.
Tabla 1. Informe de análisis del sedimento del Estero Salado. Urdesa Norte. µg/mL
Fuente: INIAP
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Fitoacumulación de metales pesados (cd, cr, ni, pb) del edimento del Estero Salado (sector Urdesa Norte) en cultivo de maíz (zea mays l).
Moderadamente
contaminado (1)
Muy Contaminado (2) Efecto medio (3) Efecto severo (4)
Cadmio >6 0.6 10
Cromo 25-75 >75 26 110
Plomo 40-60 >60 31 250
Níquel 20-50 >50 16 75
MUESTRA MAIZ CADMIO mg Kg-1
NIQUEL mg Kg-1
CROMO mg Kg-1 PLOMO mg Kg-1
RAIZ
0.43
7.59 2.39 6.55
TALLO 1.38 0.60 * *
HOJAS 1.02 0.77 * *
Tabla 2.
Tabla 3. Análisis de las muestras de planta de maíz
Fuentes: (1) y (2): Guidelines for Pollution Classification of Great Lakes Harbor Sediments (ug/g). Adaptado de
USEPA. (1977). (3) y (4): Sediment Quality of Ontario Ministry of the Environment and Energy for nutrients and
metals. Adaptado de OMEE (1992). Reportado por Universidad Nacional Agraria La Molina (1999) Tomado de
Baena Álvarez 2005.
FUENTE: Gabriela CUEVAS e Ingrid WALTER 2003
*Valores menores al límite de detección. Estos datos fueron similares a los encontrados por Gigliotti et al. (1999),
que determinaron el porcentaje de la distribución de estos elementos con respecto a la planta total y hallaron
que el 100 % de estos quedaban retenidos en las raíces. La baja movilidad de estos dos elementos (Ni, Pb) fue
la principal causa de que se retuvieran, en su totalidad, en las raíces. Tomados por Gabriela CUEVAS e Ingrid
WALTER 2003
Cada día toma más fuerza de efectuar el análisis
químico en los cuerpos de agua, suelos, sedimen-
tos, lodos de tratamientos municipales, por la pre-
sencia de metales pesados, por cuanto tienen un
gran significado, como indicadores de la calidad
de los ecosistemas y rápida acumulación en los or-
ganismos vivos.
En nuestro país no tenemos los estándares para
metales pesados en sedimentos, por lo que se ha
visto la necesidad de tomar como parámetros de
la legislación de los ESTADOS UNIDOS: Guideli-
nes for Pollution Classification of Great Lakes Har-
bor Sediments (1977), de la Environmental Pro-
tection Agency (EPA), que clasifica los sedimentos
en dos categorías de acuerdo al nivel de contami-
nación y la Sediment Quality of Ontario Ministry
of the Environment and Energy fornutrients and
metals OMEE (1992), que clasifica los sedimentos
en dos categorías de acuerdo a los efectos que
puede causar en los ecosistemas (Tabla 2).Baena
Álvarez 2005.
Todas las plantas pueden absorber metales pesa-
dos del suelo donde se encuentran, pero en distinto
grado, dependiendo de la especie vegetal, y de las
características y contenido en metales del suelo.
Ruíz H. Esther Aurora y Armienta H. María Aurora.
(2012).
La sensibilidad de las especies vegetales a los me-
tales pesados varía considerablemente a través
de reinos y familias, siendo las plantas vasculares
más tolerantes (Rosa et al., 1999). Las diferentes
respuestas de las plantas vasculares a metales pe-
sados pueden ser atribuidas a factores genéticos
y fisiológicos (Calow, 1993). Tomados por Prieto
Méndez et. al. 2009 Prieto Méndez
La importancia que tiene el estudio de metales
pesados en los cultivos, como en nuestro caso
el maíz, es la fitoacumulación, níquel y cadmio
en la raíz, plomo y cadmio en las hojas, estas
al ser utilizadas como alimentación para el ga-
nado, podría incidir en la cadena alimentaria a
corto, mediano o largo plazo, conociendo que los
metales son difíciles de ser eliminados, puestos
que los propios organismos los incorporan a sus
tejidos.
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Investigación
Por lo que se refiere al plomo la Unión Europea,
aprueba la ingesta semanal de 25µg/Kg, propuesta
por la OMS en 1986. En cuanto al cadmio reco-
mendó que se realizarán mayores esfuerzos para
reducir la exposición del metal en la dieta, pues-
to que los productos alimenticios son la principal
fuente de ingesta humana de cadmio, por lo que
es conveniente tomar medidas para reducir, en la
medida de lo posible, la presencia de cadmio en los
alimentos. Unión Europea. 2006.
De igual manera el rastrojo (panca de maíz) en la
incorporación al suelo para su respectiva descom-
posición, incrementaría la presencia de los meta-
les tóxicos pesados en la denominada agricultura
verde.
El objetivo de esta investigación exploratoria, es
determinar la absorción de metales pesados en los
diferentes tejidos de la planta de maíz, a partir del
sedimento del Estero Salado que por décadas ha
sido “maltratado” su ecosistema, y conocer en que
tejido algún elemento tóxico se acumula en mayor
concentración.
Material y métodos
Área de estudio:
Del puente de la avenida Kennedy que une con la
ciudadela Urdesa, aproximadamente 700 m al no-
reste de Urdesa norte.
Preparación de muestras
El sedimento del Estero Salado es arenoso - ar-
cilloso – limoso, por presentar problemas anae-
robio, se agregó 100 mL peróxido de hidrógeno
al 50 % para la oxigenación durante cinco días,
removiendo el sedimento en forma continua, se-
guidamente se le adicionó pequeñas rocas con la
finalidad de dar oxigenación permanente y colo-
carlo en los cuatro maceteros de PVC de 20 cm
(altura) x 27cm (diámetro), con un kilo de sedi-
mento. Se utilizó semilla certificada Gladiador, el
riego cada ocho a diez días, en cantidad suficien-
te para no provocar la lixiviación, se aplicó una
sola vez el fertilizante urea equivalente a 8 g. para
cada planta.
La investigación exploratoria se llevó a cabo, en
campo abierto sector aledaño a la Facultad de
Ciencias Naturales, desde agosto 7 de 2012 que
fue la siembra en las macetas, hasta el mes de no-
viembre 1, se evaluaron las plantas, por presentar
diferencia de crecimiento, cumpliendo 86 días, fe-
cha en que se llevaron las muestras al laboratorio
para su respectivo análisis,
Se evaluó el desarrollo de las plantas, alcanzan-
do una altura de 40.8 cm, dos plantas y las otras
dos 68.3 cm, mostrando síntomas visibles como
necrosis, clorosis, adelgazamiento de las hojas e
inhibición del crecimiento.
De acuerdo a (Chaudri et al. 2000, Broos et al.
2005, Dan et al. 2008). Reportado por E. Ruiz-
María Armienta 2012, mencionan que debido a la
presencia elevada de metales pesados, puede oca-
sionar reducción en la captación de nutrientes, así
como desordenes en el metabolismo
Método de Análisis
Se utilizó un espectrofotómetro de Absorción Ató-
mica Perkin Elmer, 1996, para las determinaciones
de los metales estudiados, Cd, Cr, Ni, Pb, utilizan-
do la técnica basado en Analytical Methods Atomic
Absorption Spectroscopy
Foto 1.- Plantas, alcanzaron una altura entre 40.8 cm,
y 68.3 cm, en 86 días de desarrollo.
FUENTE: Instituto de Investigaciones de Recursos Na-
turales. Facultad de Ciencias Naturales
Muestra
N°.
Cadmio
(ppm)
Cromo
(ppm)
Níquel
(ppm)
Plomo
(ppm)
1 20.96 53.38 65.35 160.62
2 23.92 49.84 79.24 124.62
Factor de translocación y
bioconcentración
Las concentraciones obtenidas fueron usadas
para estimar los factores de translocación (FT) y
bioconcentración (FBC). El factor de translocación
para los metales en las plantas se calculó como la
concentración en la parte aérea dividida entre la
Tabla 4. Análisis de sedimento del Estero Salado.
Urdesa Norte
41REVISTA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Fitoacumulación de metales pesados (cd, cr, ni, pb) del edimento del Estero Salado (sector Urdesa Norte) en cultivo de maíz (zea mays l).
FUENTE: Instituto de Investigaciones de Recursos Na-
turales. Facultad de Ciencias Naturales
*ND= valores no detectable
FUENTE: Pastor, J y Hernández, A.J. 2009. Acción
Conjunta de Al y Metales Pesados del Suelo en la Nu-
trición Mineral del Maíz:
concentración en la raíz. El factor de bioconcentra-
ción fue expresado por la proporción de la concen-
tración del metal en la raíz sobre la concentración
total en el suelo (Tu et al. 2003, Rizzi et al. 2004,
Maldonado et al. 2011): Reportado por E. Ruiz- Ma-
ría Armienta 2012.
Resultados y discusión
Tomando como referencia la Tabla 2 (USA) y ha-
ciendo la comparación con la Tabla 4, observamos,
que los valores de cadmio y níquel tiene efecto se-
vero de contaminación, mientras que el cromo y
plomo están en la columna de muy contaminados.
Los valores presentados en las hojas en la Tabla 5,
con relación a los valores de la Tabla 6, indican que
los niveles de cadmio están por debajo del valor
normal, dada la peligrosidad del metal y las exigen-
cias de la Unión Europea, no hay que descartarlo,
el plomo supera los valores normales no sería apta
para ser utilizada como uso forrajero. Se acompa-
ñan los valores de los niveles de referencia de la
Tabla 2, la diferencia podría ser por la variedad o
genotipo, la movilidad de los metales pesados de
acuerdo al pH. El níquel es un elemento esencial
para las plantas en concentraciones menores a
0.001 ppm, si se encuentra en cantidades mayores
es común que se produzca clorosis.
Muestra
Maíz
Cadmio
(ppm)
Cromo
(ppm)
Níquel
(ppm)
Plomo
(ppm)
Raíz 1.837 0.624 7.096 5.55
Tallo 0.410 *ND 0.520 0.490
Hojas 0.783 0.062 0.696 10.020
Muestra
Maíz
Cadmio
(ppm)
Cromo
(ppm)
Níquel
(ppm)
Plomo
(ppm)
Raíz 1.837 0.624 7.096 5.55
Tallo 0.410 *ND 0.520 0.490
Hojas 0.783 0.062 0.696 10.020
Tabla 5. Análisis de las muestras de planta de maíz
Tabla 6. Valores de referencia de las hojas, mg/Kg.
Factor de translocación y
bioconcentración
Las plantas de maíz, a los 86 días de sembradas,
se observa que el FT más elevado se presenta para
el plomo, seguidamente para el cadmio, cromo y
níquel. Las plantas acumuladoras de metales se
caracterizan por FT>1 (Raskin y Ensley 2000, Tu et
al. 2003). Reportado por E. Ruiz- María Armienta
2012. Por lo tanto el plomo es el metal transferible
en las plantas de maíz, sin embargo es de preocu-
pación la cantidad de cadmio. Los valores presen-
tados en FBC, son completamente bajos, indican
que hay bajo riesgo de los metales en estudio se
transfieran significativamente a la planta, excepto
el plomo.
FBC =[metales en raíz] / [metales en el suelo]
0.0818 Cd, 0.012 Cr, 0.098 Ni, 0.0389 Pb
FT =[metales en parte aérea] / [metales en raíces]
0.426 Cd, 0.099 Cr, 0.098 Ni, 1.805 Pb
Conclusiones
Los valores de los metales pesados cadmio y ní-
quel, de la Tabla 4(sedimento del Estero Salado),
en comparación con la Tabla 2 (Valores USA) tie-
ne efecto severo de contaminación mientras que
el cromo y plomo están en la columna de muy
contaminados.
El FT más elevado es para el plomo 1.805, le siguen
el cadmio 0.426, cromo 0.099 y níquel 0.098, por
lo tanto el plomo es el material transferible en las
plantas de maíz, En cambio los valores de FBC, son
bajos, indican que el riesgo de los metales puedan
ser fitoacumulados por la planta, no sea significativo.
El resultado obtenido en las hojas está ligeramen-
te elevado en el plomo con relación a los valores
normales presentados por la World Health Organi-
zation (WHO) sin embargo hay que tener en cuenta
los valores de cadmio, níquel plomo en las raíces,
se pueden considerar bioacumulaciones que afec-
tan a la planta.
Es importante destacar que en la investigación,
no se ha contemplado los parámetros para la pro-
ducción del maíz, como son la aplicación de ma-
cronutrientes (excepto la úrea en una ocasión) y
micronutrientes.
El interés nuestro es aportar con ciertos datos que
permitan llevar a cabo a otro nivel de investigación,
REVISTA Científica. No. 116. ISSN 1019 - 6161 Mayo-Agosto 2013
42 REVISTA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Investigación
la aplicación del sedimento del Estero Salado, con
tratamiento aerobio o sin tratamiento, mezclando
en diferentes porcentajes con los suelos agrícolas,
compost (enmiendas), esto tendría dos efectos: el
primero bajar los niveles de contaminación de me-
tales pesados y el segundo nutrir al suelo agrícola,
recomendando evaluar la raíz, hojas, tallo y fruto
(granos) del maíz.
Agradecimientos
Los autores agradecemos el apoyo total de la
Sra. Dra. Carmita Bonifaz de Elao. Decana de
la Facultad, así como las facilidades brindadas
por el Instituto de Investigaciones de la Facul-
tad de Ciencias Naturales, Laboratorio Certifi-
cado. Al QyF. Víctor H. Arcos y Blga.l. Mariuxi
Mero MSc.
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Artículo recibido: 16/Abril/2013
Fecha aprobado: 05/Agosto/2013
QyF. Galo Vélez Suárez MSc.
Docente de la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad de Guayaquil.
Maestría en Ciencias en Agricultura Tropical Sostenible.
Email: galedu20@yahoo.es
Srta. Naskia Andrea Morán del Pozo.
Estudiante de la Facultad de Ciencias Naturales, Escuela de biología de la Universidad de Guayaquil.
Email: kiabela_93@hotmail.com
