NIVELES DE METALES PESADOS EN SEDIMENTOS SUPERFICIALES EN TRES ZONAS LITORALES DE VENEZUELA

Vanessa Acosta, César Lodeiros, William Senior y Gregorio Martínez

Vanessa Acosta. MSc. en Ciencias Marinas, Instituto Oceanográfico de Venezuela (IOV-UDO), Diplomado Internacional en Riesgo Ambiental, Universidad Nacional de México. Profesor, Departamento de Biología, Escuela de Ciencias, Universidad de Oriente (UDO), Venezuela. Dirección: Escuela de Ciencias, UDO, Cumaná 6107, Venezuela. e-mail: vacosta@sucre.udo.edo.ve

César Lodeiros. Ph.D. en Ecología Aplicada, Universidad Laval, Canadá. Profesor Asociado, Departamento de Biología Pesquera, IOV-UDO. e-mail: clodeiro@sucre.udo.edu.ve

William Senior. Doctor en Química (UDO) Profesor Asociado, Departamento de Oceanografía, IOV-UDO. e-mail: wsenior@sucre.udo.edu.ve

Gregorio Martínez, MSc. en Ciencias Marinas (IOV-UDO). Profesor Agregado, Departamento de Oceanografia, IOV-UDO. e-mail: gmartine@sucre.udo.edu.ve

Para evaluar la calidad de los litorales continentales de Venezuela, donde comunidades costeras explotan la almeja Tivela mactroides, se determinó la concentración de metales pesados (Cu, Mn, Fe, Zn, Cd, Ni, Pb y Cr) en el sedimento superficial, así como parámetros ambientales (temperatura, salinidad, O2 disuelto, pH, biomasa fitoplanctónica, seston, N y P totales) en el agua de las localidades de Playa Güiria ubicada en la costa nororiental (Estado Sucre), y Río Chico y Boca de Paparo (Edo. Miranda) del litoral central, las cuales se encuentran separadas por unos 5km e influenciadas por el Río Tuy. Río Chico y principalmente Boca de Paparo mostraron perturbación ambiental, estableciéndose contaminación dada por los niveles de los parámetros ambientales (>28ºC; <5,6ml·l-1 O2 disuelto; >55µmol·l-1 N total, >17µmol·l-1 P total) y de los metales pesados en sus sedimentos superficiales (>18µg·g-1 Cu; >3µg·g-1 Cd; >5µg·g-1 Cr; >0,9µg·g-1 Pb; >11µg·g-1 Ni). La perturbación ambiental encontrada se relacionó con la descarga del río Tuy, el cual desemboca en Boca de Paparo, siendo los valores de metales pesados más altos que los reportados de estudios de hace 14 años. Los valores determinados en la zona de Playa Güiria no mostraron contaminación ambiental (0,03µg·g-1 Cu; 0,5µg·g-1 Cd y no se detectó Cr, Pb ni Ni). Se recomienda tomar acciones de saneamiento de los ecosistemas en Boca de Paparo y Río Chico desde el punto de vista de salud pública y ambiental. Las condiciones ambientales de Playa Güiria muestran la factibilidad para realizar actividades pesqueras de Tivela mactroides.

To evaluate the water quality along the continental shores of Venezuela, where fishing communities exploit the clam Tivela mactroides, the concentration of heavy metals (Cu, Mn, Fe, Zn, Cd, Ni, Pb y Cr) was determined in superficial sediments, together with environmental factors (temperature, salinity, dissolved O2, pH, phytoplanctonic biomass, seston, and total N and P) of the litoral waters of Playa Güiria on the northeastern coast (Sucre State), and of Río Chico and Boca de Paparo (Miranda State), two localities on the central coast separated by some 5km and influenced by the Tuy River. In Río Chico, and mainly in Boca de Paparo, the concentration of heavy metals in the sediments (>18µg·g-1 Cu, >3µg·g-1 Cd, >5µg·g-1 Cr, >0.9µg·g-1 Pb, >11µg·g-1 Ni) and the environmental factors (>28ºC, <5.6ml·l-1 dissolved O2, >55µmol·l-1 total N, >17µmol·l-1 total P) indicated the presence of polluted systems. This environmental damage was linked to the influence of the Tuy River, which flows into the sea at Boca de Paparo. The values for heavy metals were higher than the values reported 14 year ago. In Playa Güiria the values determinated did not show environmental contamination (0.03µg·g-1 Cu; 0.5µg·g Cd and no Cr, Pb or Ni were detected). Shore cleanup at Boca de Paparo and Río Chico is recommended, as these locations have dangerous sanitary and environmental conditions. Environmental conditions at Playa Güiria allow for Tivela mactroides fishing.

Para avaliar a qualidade dos litorais continentais da Venezuela, onde comunidades costeiras exploram a amêijoa Tivela mactroides, determinou-se a concentração de metais pesados (Cu, Mn, Fe, Zn, Cd, Ni, Pb e Cr) no sedimento superficial, assim como parâmetros ambientais (temperatura, salinidade, O2 dissolvido, pH, biomassa fitoplanctónica, seston, N e P totais) na agua das localidades de Playa Güiria situada na costa nordeste (Estado Sucre), e Rio Chico e Boca de Paparo (Edo. Miranda) do litoral central, as quais se encontram separadas por uns 5km e influenciadas pelo Rio Tuy. Rio Chico e principalmente Boca de Paparo mostraram perturbação ambiental, estabelecendo-se contaminação dada pelos níveis dos parâmetros ambientais (>28ºC; <5,6ml·l-1 O2 disolvido; >55µmol·l-1 N total, >17µmol·l-1 P total) e dos metais pesados em seus sedimentos superficiais (>18µg·g-1 Cu; >3µg·g-1 Cd; >5µg·g-1 Cr; >0,9µg·g-1 Pb; >11µg·g-1 Ni). A perturbação ambiental encontrada se relacionou com a descarga do rio Tuy, o qual desemboca em Boca de Paparo, sendo os valores de metais pesados mais altos que os reportados de estudos de faz 14 anos. Os valores determinados na zona de Playa Güiria não mostraram contaminação ambiental (0,03µg·g- Cu; 0,5µg·g-1 Cd e não se detectou Cr, Pb ni Ni). Se recomenda tomar ações de saneamento dos ecossistemas em Boca de Paparo e Rio Chico desde o ponto de vista de saúde pública e ambiental. As condições ambientais de Playa Güiria mostram a factibilidade para realizar actividades pesqueiras de Tivela mactroides.

Recibido: 05/04/2002. Modificado: 02/10/2002. Aceptado: 22/10/2002

Los metales pesados son parte fundamental de las fuentes antropogénicas provenientes de desechos domésticos, agrícolas e industriales, los cuales son peligrosos para la biota marina, el hombre y el deterioro ambiental en general. Bajo este escenario, los sedimentos, uno de los principales reservorios de estos elementos, actúan como recursos secundarios de contaminación en el medio ambiente marino (Rubio et al., 1996). Los metales trazas presentan concentraciones relativamente elevadas en los sedimentos superficiales de las zonas costeras alteradas por el hombre y guardan una relación de su concentración con el tamaño de las partículas y la cantidad de materia orgánica sedimentarias, alterando el equilibrio ecológico y biogeoquímico del ecosistema (Sadiq, 1992). En tal sentido, la determinación de metales en los sedimentos es un buen indicador del origen de los contaminantes en el medio y de los impactos que éstos pueden producir en la biota marina.

Los ríos constituyen una de las principales vías de transporte de metales a las zonas costeras, debido a la gran afinidad que tienen estos elementos para ser transportados en el material suspendido (Guillen, 1982; Mogollón y Bifano, 1985; Zhang, 1992). Así, las costas con influencia de ríos constituyen uno de los ecosistemas más sensibles a ser afectados, ya que los metales, al entrar en contacto con la zona marina, sufren procesos que, junto con algunos factores ambientales, permiten su acumulación en los sedimentos. La biodisponibilidad de metales en los sedimentos tiene una acción directa sobre algunas especies acuáticas, muchas de las cuales acumulan altas concentraciones con efectos crónicos en sus poblaciones. Un ejemplo lo constituye el Río Tuy, un sistema altamente contaminado que ha creado fuertes impactos en el litoral barloventeño, debido a las descargas que recibe de los efluentes de tipo doméstico, industrial y agropecuario (Ramírez y Bifano, 1982a; Ramírez, 1984; MARNR, 1985; Mogollón et al., 1989).

En tal sentido, se consideró determinar, en un estudio puntual, los niveles de metales pesados en los sedimentos superficiales en los sistemas ecológicos de Boca de Paparo y Río Chico, ubicados en las costas centrales de Venezuela e influenciados por el Río Tuy, así como en Playa Güiria perteneciente al litoral nororiental de Venezuela, donde hay poca actividad antropogénica, ya que en estas zonas se encuentran localizados bancos naturales de la almeja o guacuco Tivela mactroides, la cual posee una importancia socioeconómica relevante en Venezuela.

Playa Güiria se encuentra en una bahía situada a 1km aproximadamente de la ciudad de Carúpano y se caracteriza por presentar fuertes oleajes, lo que produce una elevada oxigenación de sus aguas y afloramientos periódicos (Tatá, 1984). En esta zona, Tivela mactroides presenta una importancia socioeconómica significativa debido a su alta densidad poblacional, soportando una intensa pesquería artesanal (Prieto, 1983; Tatá y Prieto, 1991; Ramírez, 1993).

Las localidades de Río Chico y Boca de Paparo están situadas en la costa norte del Litoral barloventeño, separadas por unos 5km. Estas zonas se caracterizan por presentar turbulencia en sus aguas, las cuales contienen altas concentraciones de sólidos suspendidos, producto principalmente de los aportes del Río Tuy, que desemboca a nivel de Boca de Paparo.

Para evaluar el grado de contaminación y la calidad de los cuerpos de agua en cada zona se determinaron una serie de factores ambientales en base a 10 réplicas para cada localidad, en julio 1999. La temperatura se midió con un termómetro de inmersión (0,1ºC de precisión) y la salinidad mediante un refractómetro (American Optical, 1psu de apreciación). El O2 disuelto se determinó por el método de Winkler, según Aminot y Chaussepied (1983); el pH se midió con un potenciómetro portátil (Bantex LCG-5; ±0,1 unidades). La biomasa fitoplanctónica se estimó midiendo la Clorofila a por el método colorimétrico y la cantidad de seston por el método gravimétrico, según Strickland y Parson (1972). Para el análisis de N y P totales se empleó el método descrito por Valderrama (1981).

La granulometría de los sedimentos se realizó tomando réplicas de muestras de unos 5kg y utilizando una serie de tamices (4,00; 2,0; 1,0; 0,85; 0,50; 0,250; 0,125; 0,074; 0,063mm, y fondo), mientras que la materia orgánica del sedimento se obtuvo en réplicas de 1g, según las recomendaciones de Rodríguez (1967) y Holme y McIntyre (1971).

Las muestras de sedimento para la determinación de metales pesados fueron tomadas en diferentes puntos de cada localidad, con 10 réplicas. Las muestras fueron colocadas en una estufa a 80ºC por 72h hasta obtener peso constante, se tomó 1g y se sometió a digestión con 20ml de ácido acético 10%, manteniéndose en agitación por 4h a temperatura ambiente. Posteriormente, las muestras se filtraron con papel Whatman Nº 42 reteniendo el filtrado en balones aforados y completados hasta 25ml con agua desionizada. Con este procedimiento se extrajeron los metales adsorbidos en la superficie de las partículas de sedimentos así como los metales asociados con los carbonatos y oxihidróxidos de Mn (Martínez y Senior, 2001). La precisión del método utilizado fue verificada por Martínez et al. (2002), mediante el análisis de un patrón de sedimentos certificado por Environmental Resource Associates (Cat. # 540, Lot. # 237), siendo los valores de la desviación estándar muy bajos y comparables entre las diferentes determinaciones. La cuantificación de metales pesados (Mn, Fe, Zn, Cu, Cd, Cr, Pb y Ni) se realizó por absorción atómica utilizando un espectrofotómetro Perkin Elmer (Mod. 3110) con llama de aire-acetileno y corrector de fondo de deuterio.

Para establecer diferencias entre los parámetros ambientales, así como entre los niveles de metales pesados en las tres localidades, se aplicó análisis de varianza de una vía. En los casos donde existieron diferencias significativas (P<0,05) se aplicó la prueba "a posteriori" de Scheffé, según Zar (1984).

Los factores ambientales del agua mostraron valores notablemente diferentes entre las localidades estudiadas (Figura 1). La temperatura, el O2 disuelto y el pH fueron significativamente diferentes en las tres localidades. Playa Güiria presentó las menores temperaturas y los mayores valores de salinidad, O2 disuelto y pH, mientras que Boca de Paparo presentó los valores mayores de temperatura y los menores de salinidad, O2 y pH. Río Chico, siempre presentó valores intermedios.

La proporción de materia orgánica en el sedimento fue superior en Boca de Paparo (0,09 ±0,04), seguida de Río Chico (0,07 ±0,02) y Playa Guiria (0,05±0,02).

En Boca de Paparo y Río Chico se registraron altas concentraciones de metales pesados con respecto a Playa Guiria, donde no se detectó Ni, Pb ni Cr (Figura 2). Todas las concentraciones fueron significativamente superiores en Boca de Paparo, a excepción del Mn y el Zn, los cuales se encontraron en niveles superiores en Río Chico.

La granulometría obtenida en Boca de Paparo y Río Chico mostró sedimentos conformados principalmente de arena muy fina (0,125mm) y limo mediano (0,074mm), con baja proporción de partículas con diámetro más grueso. En contraste, Playa Guiria, a pesar de poseer un porcentaje alto de arena muy fina y limo mediano, se determinó un notable porcentaje (24,5%) de arena fina (0,250mm) (Tabla I).

Las diferencias obtenidas con respecto a los factores ambientales estuvieron relacionadas con la ubicación geográfica y el grado de deterioro ambiental presente en cada zona. De las tres localidades evaluadas, Boca de Paparo reflejó los mayores niveles de perturbación, caracterizada por presentar en sus aguas bajos niveles de O2 disuelto y pH, así como altos valores de N y P totales, que junto con una elevada temperatura y baja salinidad, pudieron incidir en la oxidación de la alta carga de materia orgánica presente en la zona, influenciada por el Río Tuy. Estos resultados coinciden con otros trabajos (Angulo, 1980; Lugo, 1982; Raíces, 1982), los cuales determinaron que Boca de Paparo, por estar ubicada justo en la desembocadura del Río Tuy, es una de las zonas costeras del litoral venezolano que sufre un impacto ambiental relevante, ya que este río recibe una gran cantidad de desechos, provenientes principalmente de actividades agrícolas y domésticas. Resultados similares a los de Boca de Paparo se obtuvieron en Río Chico, aunque en niveles inferiores, ya que ésta zona también es afectada por las descargas del Río Tuy pero con menor influencia. Jaffé et al., (1995), encontraron que la localidad de Río Chico, a pesar de estar ubicada al este de la desembocadura del Río Tuy, también es perturbada por la pluma del río; debido a corrientes marinas establecidas en la zona; sin embargo, el efecto se minimiza ya que la pluma del río es transportada con predominancia hacia el oeste de la desembocadura (Okuda, 1974). Caso contrario a las dos localidades del litoral central, se presentó en Playa Güiria, donde se determinaron elevados valores de O2 disuelto y pH, y valores bajos de N y P total, los cuales se encontraron dentro de los límites naturales reportados para regiones costeras no contaminadas (Senior y Aparicio, 1997; Senior y La Barbera, 1997; Senior et al., 1997; Senior et al., 1999).

Figura 1. Parámetros ambientales registrados en el agua de las localidades de Playa Güiria (PG) en el Edo. Sucre, Río Chico (RCh) y Boca de Paparo (BP) en el Edo. Miranda.

Figura 2. Concentración (µg·g-1) de metales pesados en el sedimento superficial de las localidades de Playa Güiria (PG) en el Edo. Sucre, Río Chico (RCh) y Boca de Paparo (BP) en el Edo. Miranda.

Los valores de Cu obtenidos en Boca de Paparo fueron tres veces superiores a los determinados en 1985 por Mogollón et al., (1989) en la misma localidad y época del año, lo cual sugiere que se ha generado un aumento relevante en el aporte de ese metal en Boca de Paparo, provocando un aumento de los niveles de contaminación. Arrieche (1980), en su estudio sobre la influencia del Río Tuy sobre el Mar Caribe, encontró un ligero enriquecimiento de Zn, Cu y Pb en la zona de mezcla río-mar, lo que puede ser atribuido a fenómenos de desadsorción originados por los cambios físicoquímicos y de fuerza iónica que se producen durante la mezcla de las aguas. En general, el Cu, Zn y Pb entran al mar vía efluentes domésticos, industriales, las descargas de los ríos y mediante emanaciones a la atmósfera, para posteriormente ser depositados y acumulados en el sedimento mediante procesos biogeoquímicos (Mogollón et al., 1989). En Playa Güiria, sin embargo, los sedimentos presentaron niveles bajos de cobre (0,8µg·g-1), por lo que la presencia de este elemento podría ser de origen biogénico.

La concentración promedio de Cu encontrado en Río Chico (11,52µg·g-1) fue similar al valor máximo estipulado para ambientes no contaminados, considerando como referencia los valores de metales pesados en sedimentos superficiales marinos reportados por Sadiq (1992). En el caso de Boca de Paparo el nivel del Cu fue unas tres veces superior (46,1µg·g-1), indicando una zona mas contaminada. Este valor también es superior al de otras zonas costeras de Venezuela con indicios de contaminación, como la Bahía de Barcelona, Estado Anzoátegui (13,07µg·g-1) reportado por Gamboa et al., (1986) y la Bahía de Bergantín (45,60µg·g-1), Jose (39,42µg·g-1) y Laguna de Píritu (32,75µg·g-1), reportados por Bonilla y González (1992).

Los altos niveles de Ni encontrados en este trabajo en el litoral central, pudieron estar relacionados con la época de muestreo (período de lluvia), debido a que las escorrentías pueden producir el desplazamiento de una gran cantidad de sólidos que entran en el canal del Río Tuy, donde existe una gran cantidad de materia orgánica que actuaría como un ligando del metal, tal como lo establecen Mogollón y Bifano (1985).

Los valores de Cr registrados en Río Chico (3,80µg·g-1) fueron menores a los límites permitidos de 20,0µg·g-1 (Sadiq, 1992), mientras que en Playa Güiria no fue detectado este metal. Sin embargo, en la localidad de Boca de Paparo se registraron concentraciones muy superiores al máximo valor permitido (47,50µg·g-1). Según Mogollón y Bifano (1985), las altas concentraciones de Cr registradas en la zona de Boca de Paparo se deben, posiblemente, al cambio de las condiciones hidrodinámicas del Río Tuy al entrar en la Llanura de Barlovento, lo que permite depositar parte de su carga de sólidos suspendidos provenientes de aguas arriba a esta zona. Por otra parte, la principal fuente de Cr en dicha localidad puede ser la antropogénica, producida por las descargas de desechos industriales y municipales, sin tratamiento alguno, acarreados por la cuenca del Río Tuy. Efectos similares se han obtenido en el área de Jose, ocasionado por la escorrentía de los Ríos Unare y Neverí, Estado Anzoátegui (Bonilla et al., 1995). Por otra parte, Boca de Paparo presenta un escenario adecuado para la acumulación del Cr, debido a su afinidad con los sedimentos de partícula fina, que fueron encontrados en Boca de Paparo.

Los ríos son unos de los principales vehículos de transporte, así como receptores de metales pesados, hacia las regiones marino costera; un ejemplo de ello lo representan las altas concentraciones de Cd (7,9mg·kg-1), Zn (510,0mg·kg-1), Cr (72,8mg·kg-1) y Cu (51,0mg·kg-1) que han sido introducidas en el material en suspensión de las aguas, desde el extremo superior de la cuenca baja del Río Manzanares hacia el mar y los cuales poseen una alta proporción de dichos metales en forma biodisponible para los organismos, principalmente para las diferentes especies de moluscos que habitan el litoral costero frente a la ciudad de Cumaná (Martínez y Senior, 2001).

Este estudio fue financiado por el Consejo de Investigación de la Universidad de Oriente (Proyecto Nº CI/5-1802-0851/99) y el Programa de Becas de FONACIT, Venezuela. Los autores agradecen la colaboración técnica de M. Núñez.

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