Efecto de enmiendas orgánicas sobre la disponibilidad y bioaccesibilidad de metales pesados en suelos contaminados de la zona industrial Ventanas-Puchuncaví

Abstract

En el presente estudio se evaluó el efecto de dos enmiendas orgánicas sobre las propiedades fisicoquímicas, la disponibilidad y la bioaccesibilidad oral humana de los metales Cobre, Zinc, Manganeso, Cadmio, Hierro y Plomo, en tres suelos contaminados del sector Complejo industrial Ventanas (CIV) ubicado en Puchuncaví-Quintero, región de Valparaíso. Los suelos seleccionados, denominados Suelo 0, Suelo 3 y Suelo 7, que tenían niveles altos principalmente de Cobre, Zinc y plomo, superiores a normativas internacionales. Estos fueron caracterizados obteniendo el contenido de Materia orgánica, pH, Capacidad de intercambio Catiónico (CIC), textura, entre otros. Mediante un experimento de incubación bajo condiciones de temperatura y humedad controlada por 60 días, se evaluó el efecto de dos enmiendas orgánicas, un residuo vitivinícola modificado y un ácido húmico comercial, aplicadas a los suelos en dosis de 50 y 100 ton/ha. Finalizado el proceso se procedió a caracterizar fisicoquímicamente los suelos incubados con la finalidad de determinar los cambios que pueda provocar la presencia de las enmiendas en estos, donde se obtuvo principalmente un aumento de la CIC y la Materia orgánica. Los resultados de disponibilidad indican que, en los 3 suelos, la mayoría de los metales pesados no se encuentran en la fracción disponible. Por otra parte, al analizar el efecto de las enmiendas orgánicas se obtuvo que, para el Cobre en los 3 suelos, la presencia de estas disminuyó la concentración disponible del metal en comparación a los controles, mientras que, para Cadmio y Hierro, no se evidenció una diferencia significativa con la aplicación de enmienda, en tanto que Níquel no fue detectado. Se empleó una metodología basada en la fisiología (PBET) para evaluar la bioaccesibilidad de metales, permitiendo así cuantificar la cantidad de metal liberada en las etapas gástrica e intestinal del tracto digestivo humano. La bioaccesibilidad de cobre fue la mayor en ambas fases al ser comparada con los otros metales. Se obtuvo un mejor efecto al aplicar la enmienda residuo vitivinícola, logrando reducir la bioaccesibilidad de cobre en los suelos 0 y 3, la de Zinc en el suelo 3, en ambas fases, y manganeso en la fase gástrica del suelo 0. En ciertos suelos se obtuvo un efecto contrario, aumentando la bioaccesibilidad de los metales en las fases. Finalmente se Realizó un análisis de riesgo por ingesta oral de los suelos contaminados, en este se estudió el cociente de peligrosidad objetivo (THQ) y el índice de peligrosidad (HI), donde se obtuvieron valores <1 para ambos factores, lo que indica que en términos generales la cantidad de metal bioaccesible de cada metal no significan un riesgo para la salud humana de niños y adultos por ingesta oral.

In the present study, the effect of two organic amendments on the physicochemical properties, availability, and human oral bioaccessibility of the metals Copper, Zinc, Manganese, Cadmium, Iron, and Lead was evaluated in three contaminated soils in the "Ventanas Industrial Complex" area (CIV), located in Puchuncaví-Quintero, in the Valparaíso region. The selected soils, called Soil 0, Soil 3 and Soil 7, which had high levels mainly of Copper, higher than international standards, were characterized by obtaining the content of organic matter, pH, Cation Exchange Capacity (CEC), texture, among others. Through an incubation experiment under controlled temperature and humidity conditions for 60 days, the effect of two organic amendments, a modified wine residue and a commercial humic acid, applied to the soil at doses of 50 and 100 tons/ha, was evaluated. Once the process was completed, the physicochemical characterization of the incubated soils was carried out in order to determine the changes that the presence of the amendments could cause in them, where an increase in pH, CEC and organic matter content was mainly obtained. The availability results indicate that in the 3 soils, most of the heavy metals are not found in the available fraction. On the other hand, when analyzing the effect of organic amendments, it was found that for Copper, Zinc and Lead in the 3 soils, the available concentration decreased compared to the controls, while for Cadmium and Iron, no significant difference was evidenced with the application of amendment, while Nickel was not detected. A physiology-based methodology (PBET) was used to assess the bioaccessibility of metals, thus allowing to quantify the amount of metal released in the gastric and intestinal phases of the human digestive tract. The bioaccessibility of copper was the highest in both phases when compared to the other metals. A better effect was obtained when applying the wine residue amendment, managing to reduce the bioaccessibility of copper in soils 0 and 3, Zinc in both phases of soil 3 and manganese in the gastric phase of soil 0. In certain soils an effect was obtained contrary, increasing the bioaccessibility of metals in the phases. Finally, a risk analysis was carried out by oral intake of contaminated soils, in which the objective hazard quotient (THQ) and the hazard index (HI) were studied, where values <1 were obtained for both factors, which indicates that In general terms, the amount of bioaccessible metal of each metal does not mean a risk to the human health of children and adults by oral ingestion.