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Revista de Investigaciones Altoandinas

On-line version ISSN 2313-2957

Rev. investig. Altoandin. vol.19 no.3 Puno July/Sept. 2017

http://dx.doi.org/10.18271/ria.2017.295 

http://dx.doi.org/10.18271/ria.2017.295

ARTÍCULO BREVE

 

Arsénico total no deseado ante valores referenciales de ph en agua superficial, cuenca hidrográfica sama, Región Tacna-Perú

Arsenic total not desired to referential values of ph in surface water, sama hydrographic basin, Tacna-Peru Region

 

Dante U. Morales Cabrera*; Edgardo Avendaño Cáceres; Daniel Zevallos Ramos; Julio Fernández Prado; Zoila L. Mendoza Rodas; Amparo Torres Ventura

 

Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann de Tacna - Perú.

Correspondencia  email: moralesdante@hotmail.com

 


RESUMEN

El arsénico representa un peligro para los ecosistemas y la salud humana donde su biodisponibilidad inmediata en las aguas superficiales puede estar condicionado por parámetros físico-químicos como el pH. El propósito del estudio fue determinar las concentraciones de arsénico total ante valores de pH en el agua superficial de la cuenca hidrográfica-Sama, Región Tacna-Perú. Durante agosto y noviembre del 2016 como abril y junio del 2017 se realizó un muestreo probabilístico en cuatro puntos referenciales correspondientes a la estación de muestreo Sama Bocatoma-Tranca. Existieron diferencias estadísticamente significativas (p≤0.05) entre las concentraciones promedio de arsénico total en cada mes (0.0731; 0,29835; 0,287 y 0.711 mg.L-1) donde se superó el valor permisible por la norma ambiental de regulación utilizada (0,01 mg.L-1). En el caso del pH, los valores se encontraron en el rango establecido y aunque fueron aceptados, debe limitarse el valor de uso sobre las aguas superficiales de la cuenca hidrográfica, ya que presentaron concentraciones de arsénico total no deseadas, lo cual podría ser perjudicial, si fueron destinadas al consumo sin tratamiento eficiente para el ser humano y/o riego de cultivo en el desarrollo agrícola.

Palabras claves: arsénico total, pH, agua superficial, cuenca hidrográfica, Tacna-Perú

 


ABSTRACT

Arsenic represents a danger to ecosystems and human health where its immediate bioavailability in surface waters may be conditioned by physico-chemical parameters such as pH. The purpose of the study was to determine the concentrations of total arsenic at pH values in the surface water of the Sama basin, Tacna-Peru Region. During august and november of 2016 as april and june of 2017 a probabilistic sampling was carried out in four reference points corresponding to the sampling station Sama Bocatoma-Tranca. There were statistically significant differences (p≤0.05) between the mean concentrations of total arsenic in each month (0.0731; 0.299835; 0.287 and 0.711 mg.L-1) where the allowable value was exceeded by the environmental regulation standard used, 0.01 mg.L-1). In the case of pH, the values were found in the established range and although they were accepted, the use value should be limited to the surface water of the watershed, since they had undesired concentrations of total arsenic, which could be harmful, if they were destined to the consumption without efficient treatment for the human being and/or irrigation of culture in the agricultural development.

Keywords: total arsenic, pH, surface water, hydrographic basin, Tacna-Peru

 


Introducción

La contaminación de las aguas en cuencas hidrográficas por metales, representan una gran preocupación ambiental (Dixit et al., 2015) donde la comunidad científica dedica diversos esfuerzos e interés, ya que no son biodegradables (Calderón et al, 2003; Qadir & Malik, 2011), pueden bioacumularse en organismos inferiores (Awrahman et al., 2015); y luego, biomagnificarse (Molina, Ibañez & Gibon, 2012), pudiendo ocasionar no solo efectos irreparables en la salud humana (Wang et al., 2015; Londoño, Londoño & Muñoz, 2016) sino además, influyen sobre la variabilidad físico-químicas con elevados costos ambientales sostenibles para su tratamiento (Argota & Iannacone, 2016), cuya predicción cuantitativa con relación a los daños ecotoxicológicos parece ser finalmente evaluado, a través de biomarcadores de uso permanente (Argota & Iannacone, 2017).

En el caso del arsénico (As), es un metaloide que está ampliamente distribuido en el ambiente natural y donde puede llegar a los cuerpos de aguas desde las rocas por meteorización (Alonso, Latorre, Castillo & Brandão, 2014), además, puede estar asociado a la reacción de oxidación con minerales sulfurosos en rocas meta-sedimentarias, cuya variabilidad de las concentraciones de As, puede superar las halladas en rocas de tipo ígneas y metamórficas. Esta condición hace que probablemente, los niveles de As ocupen grandes extensiones de áreas.

Existen dos formas de contaminación por arsénico, 1ro) la liberación natural de arsénico, a partir de aguas subterráneas de alto contenido de arsénico (Smedley, Zhang, Zhang & Luo, 2003); y 2do) por las emisiones humanas (Zhang, Yang, Tang, Qin & Yu, 2014), incluyendo zonas de actividad minero-metalúrgicas (Hepp, Pratas & Graça, 2017; González, Rodríguez, Boente & Menéndez, 2018). Los fungicidas, herbicidas, insecticidas y abonos fosfatados son también fuentes potenciales de contaminación por arsénico (Ghaeni, Pour & Hosseini, 2015).

En el ambiente terrestre, las formas inorgánicas de As como arsenito trivalente (As+III) y arseniato pentavalente (As+V) son más frecuentes y tóxicas que las formas orgánicas en general, pudiendo ejercer efectos perjudiciales sobre el metabolismo proteico por reacción con grupos sulfhidrilo existentes en residuos de cisteína (Rai et al., 2011). La toxicidad del arsénico, es reconocida como carcinogénica donde puede causar deformaciones referidas a mutaciones (Norra, Chandrasekharam & Stu, 2005), incluso a bajas concentraciones (Gall, Boyd & Rajakaruna, 2015). En los seres humanos y otros mamíferos, ha causado trastornos neurológicos, enfermedades hepáticas y renales, cáncer, complicaciones gastrointestinales, así como otros problemas de salud (Subhani et al., 2015).

La exposición al As en los ecosistemas acuáticos potencialmente perjudican su funcionalidad, por cuanto, es necesario comprender sus contenidos totales, movilidad y persistencia ambiental en la columna de agua clasificada como de primer orden donde Hepp et al., (2017), indican que es ineludible para cualquier gestión ambiental y restauración ecosistémica, ya que el uso de aguas contaminadas para fines de riego, podría causar problemas en la producción de cultivos y en consecuencia, a la cadena alimentaria (Salgado et al., 2010).

Si bien es cierto que puede existir arsénico en los cuerpos de aguas superficiales de forma natural pero las mayores concentraciones obedecen a cargas antropogénicas y donde algunos parámetros físico-químicos como el pH, pueden condicionar la disponibilidad toxicológica inmediata, si estuviera en un rango o escala de acidez.

El propósito del estudio fue determinar las concentraciones de arsénico total ante valores de pH en el agua superficial de la cuenca hidrográfica-Sama, Región Tacna-Perú.

MATERIALES Y MÉTODOS

Durante agosto y noviembre del 2016 como abril y junio del 2017 se realizó un muestreo probabilístico en cuatro puntos referenciales correspondientes a la estación de muestreo Sama Bocatoma-Tranca (Tabla 1).

El muestreo de las aguas correspondió a la capa superficial de la columna (ISO: 1980, 1991, 1994). donde se realizó por duplicado y luego se mezcló para su análisis como una muestra compuesta. El volumen de selección para la cuantificación de arsénico total fue de 1.0 litro.

Determinación de arsénico total

El arsénico total, fue determinado por Environmental Testing Laboratory S.A.C., el cual es un Laboratorio de Tipo Ambiental, siendo Acreditado ante la Dirección de Acreditación del Instituto Nacional de Calidad (INACAL-DA), así como el International Accreditation Service (IAS) bajo la Norma NTP ISO/IEC 17025.

Para el control de calidad de los resultados, Environmental Testing Laboratory S.A.C., refirió que, existió una muestra control (Material de Referencia Certificada para nuestra Muestra Control, permitiendo la trazabilidad de los resultados donde se calculó la exactitud o sesgo con lo cual se estableció, los rangos de aceptación para cada método de análisis). Asimismo, existió una muestra fortificada (a una muestra de lote de proceso se le fortifica con un Material de Referencia, a la que se calculó el porcentaje de recuperación con lo cual se estableció, los rangos de aceptación para muestras de distintas matrices). De igual modo, refirió el uso sobre una muestra duplicado (por cada lote de análisis se evaluó la precisión de los resultados de una muestra determinando el rango o %RPD con lo cual se estableció, el rango de aceptación por matriz). Se usó blancos (en cada lote de análisis que se desarrolló incluyó, un blanco de método donde los resultados se graficaron en las cartas de control donde se establecieron los rangos de aceptación). Fue indicado la aplicación de re-ensayos (se realiza los re-ensayos de acuerdo al resultado de la evaluación de cada uno de los controles).

Finalmente, la determinación del arsénico fue referido, a través de la técnica Espectrometría de Emisión Atómica por Plasma Inductivamente Acoplado - (ICP-AES), siguiendo el método reportado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos: EPA, 200.7; Rev. 4.4., (1994).

Determinación del pH

El pH se midió in-situ, mediante el analizador multiparamétrico HANNA HI 9828. Para la comparación sobre el cumplimiento de los resultados se utilizó el Decreto Supremo No. 015-2015-MINAM (Categoría 1: Población y Recreacional; Subcategoría A: aguas superficiales destinadas a la producción de agua potable; A2: aguas que pueden ser potabilizadas con tratamiento convencional).

Análisis estadístico de los datos

Para el tratamiento de los resultados se aplicó como método estadístico, el análisis de la varianza con réplicas para definir las fuentes de variación significativas y la prueba de rangos múltiples para determinar las magnitudes individuales de las diferencias que resulten significativas según lo expresado por Montgomery (1991). Todos los cálculos se realizaron utilizando el software profesional Statgraphics (STATPOINT TECHNOLOGIES, 1994-2001) donde los resultados se consideraron significativos, a un nivel de confianza del 95% (p≤0.05).

RESULTADOS

En la Tabla 2 se muestra los resultados de arsénico total y el pH en las aguas, correspondientes a cada mes.

Según los valores de la tabla, las concentraciones promedio de arsénico total en cada mes, superaron el valor de referencia el establece como permisible a 0.01 mg.L-1. En el caso del pH, todos los valores promedio se encontraron en el rango permisible como lo establece la propia referencia.

En la Tabla 3 se muestra el resultado del análisis de la varianza para el arsénico total donde el valor-P de la prueba-F fue menor que 0.05 por lo cual, existió una diferencia estadísticamente significativa entre los valores promedios con un nivel de confianza al 95.0%.

Para determinar cuáles valores promedios fueron significativamente diferentes de otros se empleó, el procedimiento de diferencia mínima significativa (LSD) de Fisher. En la Tabla 4 se muestra, la prueba de contraste múltiple de rangos.

DISCUSIÓN

La presencia de arsénico en aguas naturales debido a las actividades humanas, constituye un problema mundial (Wang & Mulligan, 2006). La Organización Mundial de la Salud (2004), ha reducido el valor de referencia para el arsénico en el agua potable de 50 a 10 μg.L-1 para reducir los problemas asociados a la salud problemas con el arsénico en agua natural.

En este estudio, las concentraciones determinadas en cada mes sobre el arsénico total en las aguas superficiales fueron de: 0.0731; 0,29835; 0,287 y 0.711 mg.L-1, superándose el valor el valor de 0,01 mg.L-1 que establece como límite permisible por la norma de regulación utilizada.

Cuando las concentraciones de arsénico son expuestas sobre las aguas superficiales, uno de los primeros efectos no deseados se produce en las poblaciones menos desarrolladas como son las comunidades de macroinvertebrados y ello comienza por ende; afectar el equilibrio de toda la cadena trófica. Chi, Hu, Zheng & Dong (2017), en su estudio sobre los efectos de la contaminación por arsénico en comunidades de macroinvertebrados realizado en el río Xieshui encontraron que, el arsénico trivalente, arsénico pentavalente y arsénico inorgánico total influyeron considerablemente no solo en la densidad población, sino además, en la apariencia de las especies expresada sobre su relación trófica y reproductiva. Se determinó concentraciones 28,29 ± 17,66 mg.L-1, siendo más alto que concentraciones semi-letales y donde se señaló que pocas especies sobrevivieron en la estación de muestreo seleccionada, siendo menor el número de especies, densidad, biomasa y la propia biodiversidad en esta estación, comparativamente con otras estaciones. Algunas especies incluyendo a los macroinvertebrados que fisiológicamente eran más sensibles, fue descrito que murieron ante las concentraciones halladas de arsénico.

Las concentraciones de arsénico disponibles en los cuerpos de aguas, pueden ser proporcionales de acuerdo al tamaño de los individuos. Farag (2006), encontró que el contenido de arsénico en los cuerpos macroinvertebrados, fue directamente proporcional a las concentraciones de arsénico en el agua y sustrato, por lo que en organismos superior como los peces, es probable que las concentraciones de arsénico a determinar, sean mayores pudiendo ocasionar un riesgo inmediato a la población humana producto a su consumo o dieta. Aunque si bien es cierto que el As puede ser transferido, a través de toda la cadena trófica se ha observado, en algunos estudios, no existir procesos de biomagnificación (Culioli, Fouquoire, Calendini, Mori & Orsini, 2009; Telford et al., 2009).

En cualquier estudio sobre determinación de As en ambientes acuáticos que evidencien actividad de pesca, es necesario realizar evaluaciones en todas aquellas especies que son consumidas como dieta animal, ya que existen peces herbívoros que concentran más As que las especies carnívoras, pudiendo ser más nocivas; y así lo indica Alamdar et al., (2016) en su estudio sobre exposición humana a metales traza y arsénico, a través del consumo de peces del río Chenab, Pakistán y riesgos asociados a la salud donde los niveles de oligoelementos en diferentes especies de peces encontrados en este estudio fueron compararon con datos similares en todo el mundo y con los estándares internacionales de consumo, observándose que el arsénico, superó lo recomendado. Asimismo, Wang et al., (2016) señalan que, contenidos de arsénico en ambientes acuáticos superiores a los criterios de concentración continua, tienen toxicidad aguda sobre los organismos acuáticos, mientras que, los contenidos superiores a los criterios de concentración máxima causan toxicidad crónica. En este estudio puede considerarse que las concentraciones halladas, no solo son persistentes o continuas, sino que alcanzaron valores superiores a lo permisible, pudiendo ocasionar efectos a corto y largo plazo.

Bang & Lee (2009); Yamani, Miller, Spaulding & Zimmerman (2012), refieren que la toxicidad de las especies de As en ambientes acuáticos está determinada por diferentes parámetros como el potencial redox y pH, aunque en este estudio solo el pH fue medido y encontrándose en los valores de rango referenciales establecidos.

CONCLUSIONES

Aunque los valores de pH fueron aceptados, debe limitarse el valor de uso sobre las aguas superficiales de la cuenca hidrográfica Sama, Región Tacna-Perú, ya que presentan valores de arsénico total en concentraciones no deseadas, lo cual podría ser perjudicial, si fueran destinadas al consumo sin tratamiento eficiente potable para el ser humano y/o riego de cultivos.

AGRADECIMIENTOS

A la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann (UNJBG), Región de Tacna-Perú por el financiamiento con recursos del canon minero a la investigación sobre el proyecto: Análisis y modulación de tecnologías de aguas modernas para la remoción de arsénico y boro en las cuencas de la región de Tacna; así como, al Dr. George Argota Pérez, Director General del Centro de Investigaciones Avanzadas y Formación Superior en Educación, Salud y Medio Ambiente ¨AMTAWI¨, por su asesoramiento metodológico.

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Artículo recibido 24/06/2017

Artículo aceptado 19/09/2017

On line: 27/09/2017

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