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Eficiencia de bioadsorción de vegetales silvestres sometidos a
metales y metaloide contenido en agua superficial
Bioadsorption efficiency of wild vegetables subjected to metals and metalloids contained in
surface wáter
Amadeo Enriquez Donaires1 • Luz Marina Acharte Lume1 • Luis Quispealaya Armas1 • Wilmer Castellanos
Felipe1 • Jeny Mariela Asto Manrique1
Recibido: 05 de Julio del 2024 / Aceptado: 29 de enero del 2025
RESUMEN
El propósito fue evaluar la capacidad de bioadsorción de vegetales sometidos a metales y metaloide contenido
en agua superficial de San Pedro de Mimosa – Ccochaccasa y bocamina Ocopa. Las muestras de agua y plantas
fueron procesadas y digestadas en medio ácido, previo al análisis con la metodología de la espectrofotometría
de absorción atómica. Los resultados de contenido de arsénico, cadmio y plomo en aguas de San Pedro de
Mimosa antes de la bioadsorción fueron: 0.4643, 0.0083 y 0.0252 mg/L respectivamente; asimismo, con agua
de bocamina Ocopa fueron 0.5498, 0.0023 y 0.0315 mg/L. Después de la actividad del bioadsorbente
contenido en agua superficial de San Pedro de Mimosa, con diente de león 0.2564, 0.0062 y -0.0315 mg/L; con
cascara de tuna 0.3555, 0.0076 y -0.0193 mg/L; con chilca 0.3086, 0.0047 y -0.0208 mg/L; con agua de
bocamina Ocopa, después de la bioadsorción con diente de león 0.287, 0.0013 y 0.0169 mg/L; con cascara de
tuna 0.4179, 0.0020 y 0.0212 mg/L; con chilca 0.3653, 0.0019 y 0.0145 mg/L respectivamente. Se concluye
que las plantas en mención son buenos bioadsorventes de metales y metaloide.
Palabras claves: Bioadsorción, metales, agua superficial, plantas silvestres.
ABSTRACT
The purpose was to evaluate the bioadsorption capacity of vegetables subjected to metals and metalloids
contained in surface water of San Pedro de Mimosa - Ccochaccasa and Ocopa minehole. The water and plant
samples were processed and digested in an acidic medium, prior to analysis with the atomic absorption
spectrophotometry methodology. The results of arsenic, cadmium and lead content in the waters of San Pedro
de Mimosa before bioadsorption were: 0.4643, 0.0083 and 0.0252 mg/L respectively; Likewise, with water
from the Ocopa mine intake they were 0.5498, 0.0023 and 0.0315 mg/L. After the activity of the bioadsorbent
contained in surface water of San Pedro de Mimosa, with dandelion 0.2564, 0.0062 and -0.0315 mg/L; with
prickly pear peel 0.3555, 0.0076 and -0.0193 mg/L; with chilca 0.3086, 0.0047 and -0.0208 mg/L; with Ocopa
bocamina water, after bioadsorption with dandelion 0.287, 0.0013 and 0.0169 mg/L; with prickly pear peel
0.4179, 0.0020 and 0.0212 mg/L; with chilca 0.3653, 0.0019 and 0.0145 mg/L respectively. It is concluded
that the plants in question are good bioadsorbents of metals and metalloids.
Keywords: Bioadsorption, metals, surface water, wild plants.
Revista de Investigación Científica Siglo XXI (2024)
https://doi.org/10.54943/rcsxxi.v4i2.579
Vol. 4, Núm. 2, pp. 75 - 99
ARTÍCULO ORIGINAL
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1 INTRODUCCIÓN
En los últimos años, se ha dado mucha atención a
los metales pesados y metaloides en los
ecosistemas acuáticos y terrestres debido a su
potencial toxicidad y capacidad de acumulación en
altas concentraciones en plantas y animales. Estos
metales se absorben fácilmente en partículas y
tienden a acumularse principalmente en los
sedimentos superficiales (Covarrubias, 2017;
Forghani, et al., 2023). Se ha observado que los
sedimentos albergan una variedad de formas de
metales pesados, cada una con distintas
características en cuanto a reactividad, movilidad,
biodisponibilidad, destino y toxicidad (Hadzi et al.,
2024; Moulatlet et al., 2023).
Diversas investigaciones han evidenciado el
impacto de los metales en la salud humana,
especialmente en países en desarrollo donde las
medidas correctivas son poco frecuentes. Cuando
los niveles de estos metales en un ecosistema
exceden ciertos límites, resulta difícil para los
organismos metabolizarlos eficientemente
(Alberta Environment, et al., 2009; Sempértegui, et
al., 2018). La toxicidad se manifiesta cuando los
organismos no pueden metabolizar rápidamente
los metales, lo que lleva a su acumulación en los
tejidos y provoca efectos adversos que limitan las
funciones vitales. La contaminación por metales en
los sedimentos puede afectar tanto a las especies
acuáticas como a la salud humana, un fenómeno
que ha sido objeto de investigación en ecosistemas
de todo el mundo.(Forghani, et al., 2023;
Moulatlet, et al., 2023)
Los metales que no son esenciales, como el
Cadmio (Cd) y el Plomo (Pb), suelen ser sustancias
muy tóxicas de gran potencia incluso en
concentraciones relativamente bajas. Su
acumulación en los sedimentos puede representar
una amenaza para la supervivencia y el equilibrio
de los ecosistemas bentónicos, incrementando el
estrés y causando daños al sistema
acuático.(Sanchez, 2019; Sempértegui , et al.,
2018).
Los sedimentos cumplen un papel fundamental en
nuestro entorno al servir como fuente de alimento
para los organismos vivos y como sumidero al
actuar como un recurso renovable para los
ecosistemas acuáticos en lo que respecta a estos
contaminantes. Esto se debe a que los
contaminantes, en última instancia, llegan a los
sistemas acuáticos a través de la precipitación
local, la escorrentía superficial del agua y los
lixiviados de rocas y desechos sólidos. (Moulatlet,
et al., 2023). Por lo tanto, es imperativo investigar
minuciosamente los niveles de metales tóxicos en
los sedimentos y contrastar estos niveles con
valores de referencia sin contaminación. Esto
permitiría comprender completamente el impacto
de las actividades mineras, así como la dinámica de
acumulación y distribución de metales en entornos
acuáticos. Esta información sería crucial para
evaluar los riesgos tanto para la salud humana
como para el medio ambiente.
El río estudiado es importante fuente de agua para
uso doméstico de consumo de animales y riego. la
minería a pequeña escala, así como la minería a
gran escala no regulada, ha contribuido
enormemente a varios desafíos ambientales, como
la degradación de la tierra, la pérdida de
biodiversidad y recursos naturales, hundimiento
debido a la minería subterránea, contaminación del
agua y del suelo, todo lo cual genera importantes
impactos en la salud humana (Covarrubias, 2017;
Forghani, et al., 2023; Moulatlet, et al., 2023).
Varias organizaciones y tratados internacionales
han desarrollado diversos enfoques para evaluar la
presencia de metales pesados, los cuales se han
empleado para analizar la contaminación y los
posibles riesgos ecológicos en los sedimentos.
Estos métodos incluyen el factor de
enriquecimiento, el índice de carga contaminante,
el índice de geoacumulación, el índice de riesgo
ecológico potencial y el índice de riesgo ecológico
modificado (Hadzi, et al., 2024). Estos enfoques se
utilizan para estimar la contaminación y los riesgos
ecológicos al comparar la concentración de
elementos individuales o múltiples con los valores
de fondo, así como en este estudio las normas de
los estándares de calidad Ambiental del suelo y
agua.
A pesar de la alarmante contaminación por metales
pesados de nuestras aguas en las zonas mineras de
todo el país, apenas se dispone de información
sobre el estado de la contaminación por metales
pesados, el alcance de la contaminación y sus
riesgos ecológicos utilizando índices de evaluación
de la contaminación, lo que puede provocar el
deterioro de la calidad del agua y la degradación de
los ecosistemas (Avalos, 2023; Azcona, 2015). El
objetivo de este estudio fue obtener conocimientos
fundamentales sobre el alcance de la
contaminación en San Pedro de Mimosa –
Ccochaccasa y bocamina Ocopa, en el
departamento de Huancavelica.
Luz Marina Acharte Lume
Correo: luz.acharte@unh.edu.pe
1 Universidad Nacional de Huancavelica,
Huancavelica, Perú
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2 MATERIAL Y MÉTODOS
Esta investigación es de tipo aplicada, así mismo,
de nivel de investigación explicativo, donde se
manipuló la variable vegetal silvestre mediante un
prototipo de filtro en condiciones debidamente
controladas con el objetivo de evaluar la eficiencia
y la capacidad de adsorción de metales en muestras
de agua superficial contaminado. Este enfoque
busca generar conocimiento con aplicación directa,
basándose en la investigación básica y vinculando
la teoría con producto. La investigación tiene como
objetivo la aplicación práctica de conocimientos
teóricos sobre la bioadsorción de As, Pb y Cd,
utilizando vegetales silvestres como tecnología
amigable para el medio ambiente y determinando
su eficiencia en este contexto específico.
2.1. Materiales empleados en la investigación
Los equipos, materiales y reactivos usados en
la investigación fueron los siguientes:
Espectrofotómetro de absorción atómica de
flama, espectrometría de emisión atómica de
plasma acoplado inductivamente (ICP-AES),
sistema purificador de agua, bloque digestor,
multiparámetro, tamizador, molino de bolas
de acero inoxidable, campana extractora de
gases, balanza analítica de alta precisión,
estufa de secado, horno mufla
Así mismo se conto con los siguientes:
Tabla 1
Materiales e insumos usados en la preparación de muestras
N°
Unidades
Cantidad
1
Und
9 de c/u
2
Und
9
3
Und
9
4
Und
9
5
Und
24
6
Und
6
7
Und
3
8
Und
3
9
Paquete
3
10
Paquete
2
11
Und
6
12
Und
6
13
Und
6
Nota. Elaboración propia.
Tabla 2
Reactivos usados en la preparación de muestras y para la calibración del equipo de absorción atómica
N°
Reactivos
Unidades
Cantidad
1
Ácido clorhídrico al 37.5%
mL
20
2
Ácido nítrico al 68.5%
mL
20
3
Estándar de cobre
mL
10
4
Estándar de arsénico
mL
10
5
Estándar de cadmio
mL
10
6
Estándar de plomo
mL
10
Nota. Elaboración propia.
2.2. Método de investigación
2.2.1. Método
En este estudio de investigación
multidisciplinario se utilizó el método general
científico, la investigación fue experimental
por existió un autocontrol o el uso de un blanco
y así mismo tuvo y control externo que en este
caso se rigió en el cumplimiento respectivo de
los parámetros normativos de las Límites
Máximos Permisibles (LMPs)
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2.2.2. Procedimiento metodológico
2.2.2.1. Muestreo, acondicionamiento y
análisis de muestras de aguas.
a) Localización geográfica de los
sitios de muestreo en el campo
La georreferenciación del lugar
de muestreo se realizó mediante
el uso de Google Earth para la
planificación inicial, seguida de
una verificación en campo
utilizando un GPS para asegurar
la precisión de la ubicación. Se
seleccionaron y ubicaron con
precisión varios puntos clave
para el estudio: el riachuelo del
anexo San Pedro de Mimosa en
el distrito de Ccochaccasa, la
bocamina del centro poblado de
Ocopa, los márgenes izquierdo y
derecho del río Opamayo, y el
mercado del distrito de Lircay.
Este enfoque combinó
herramientas digitales avanzadas
con técnicas de campo para
garantizar la exactitud en la
recolección de datos y la validez
del estudio.
Tabla 3
Georreferenciación Google earth de los puntos de muestreo de agua y vegetales silvestres
Puntos de muestreo
Latitud
Longitud
Altura
m
Riachuelo San Pedro de Mimosa
(agua superficial)
-12,9169954
-74,7906846
4.080,48
Bocamina Ocopa (agua superficial)
-12,9416118
-74,7152329
3.236,65
Río Opamayo (diente de león y chilca)
-13,0005385
-74,7365158
3.292,06
Mercado-Lircay (cascara de tuna)
-12,9937274
-74,7235232
3.274.67
Nota. Elaboración propia.
Figura 1
Puntos de muestreo de agua, vegetales silvestres y cascara de tuna
b) Recolección de las muestras de
agua superficial del riachuelo
en el anexo San Pedro de
Mimosa - Ccochaccasa
El punto de muestreo de agua
superficial del riachuelo del
anexo San Pedro de Mimosa, se
encuentra ubicado a 300 m
debajo de la carretera, las cuales
fueron recolectadas en embaces
de polietileno de 5 litros de
capacidad debidamente limpio y
rotulado, en el cual se evaluó
parámetros físicos tales como
pH, Conductividad eléctrica,
Oxígeno disuelto y temperatura,
luego se hizo proceso de
estabilización con 3 mL de ácido
nítrico al 50% (HNO3 1:1), para
luego llevar dentro del
hidroculer hasta el laboratorio de
química de la FIMCA.