Metales en el Ambiente: Origen, Movilidad y Efectos Ecotoxicológicos

Introducción a los Metales y Contaminantes Ambientales

Origen de los Metales Contaminantes

• Origen Fitogénico (natural): erosión, lluvias, etc.
• Origen Antropogénico: minería, industria, doméstico.

Transporte de Contaminantes en Fluidos

El contaminante se transporta en el fluido por:

• Advección: transporte de la masa de agua causado por el movimiento del fluido debido a mezcla turbulenta o por diferencia de densidad (asociado a ΔT).
• Difusión: molecular, asociado al gradiente de concentración ([ ]).

Transformación de Contaminantes en el Agua

Y se transforma en el agua como:

• Cambio de fase: transferencia a sedimento o aire.
• Cambio químico: fotooxidación, hidrólisis química.
• Bioacumulación: algunos metales y compuestos recalcitrantes (DDT).

E-C-S+G=A

Mecanismos de Adsorción

• Química o Específica
• Física o Inespecífica

El grado de adsorción se mide con la constante de partición, que es el cociente entre la concentración de la especie adsorbida en fase líquida y sólida a una temperatura determinada. Estos factores determinan la isoterma de adsorción (de Langmuir), que indica la cantidad de adsorbente necesaria para una cantidad de materia a adsorber.

Factores de Bioconcentración y Toxicidad

Factor de Bioconcentración

• Capacidad de una sustancia de acumularse en el tejido de un organismo.
• Es el cociente entre la concentración en el tejido y la concentración en el medio, y esta depende del órgano.
• Se usa en organismos acuáticos.

Factores que Influyen en la Toxicidad de Metales

• Inherentes al metal (naturaleza, estado molecular).
• Disponibilidad y naturaleza.
• Factores físico-químicos.
• Factores bióticos.

El grado de toxicidad del metal depende de factores como la especie iónica y si el metal es liposoluble (lo que los hace más tóxicos). Por ello, es importante la fracción móvil de metales.

• Elevada toxicidad
• Bioacumulación
• Biomagnificación

Solubilidad en Agua y Biodisponibilidad

La solubilidad en agua (que determina la biodisponibilidad):

• La especie disuelta del contaminante participa en los equilibrios de adsorción y volatilización, y su concentración ([]) determina la magnitud de estos fenómenos.
• La solubilidad de los contaminantes orgánicos depende del tamaño y la polaridad de la molécula (compuestos iónicos y polares tienen mayor solubilidad).
• A un pH más ácido, una molécula de metal en su forma iónica puede solubilizarse más, lo que resulta en una menor concentración de metal libre, disminuyendo así la biodisponibilidad y la toxicidad.

Características Ambientales de los Metales

• No biodegradables.
• En un ambiente anaerobio: potencial redox, pH ácido, especie iónica, solubilidad.

Seminarios: Estudio de Caso

"Evaluación de la Fitotoxicidad de Efluentes Industriales Policontaminados utilizando la Planta de Lechuga (Lactuca sativa) como Bioindicador"

Contexto y Problema

Para minimizar el impacto en el ecosistema, se tratan los residuos líquidos en plantas de tratamiento de aguas residuales. Sin embargo, el proceso fisicoquímico de tratamiento de agua residual no elimina toda la carga contaminante, siendo tóxico para el medio ambiente. Existe una mezcla de contaminantes poco estudiados y complejos.

Objetivo

Realizar estudios de impacto y toxicidad de efluentes industriales para identificar los agentes químicos que generan efectos tóxicos. Evaluar la toxicidad mediante pruebas de germinación y crecimiento con la planta L. sativa.

Ventajas del Método

• Simples, rápidas, confiables.
• Bajos costos, no requiere maquinaria compleja.
• Más sensibles al estrés ambiental.

Parámetros Evaluados

Turbidez, DQP, pH.