Evaluación del riesgo por metales pesados en suelos ácidos bajo diferentes sistemas agrícolas en el Piedemonte Llanero de Colombia
Resumen
Los suelos agrícolas pueden contaminarse con metales pesados como consecuencia de recibir una cantidad significativa de contaminantes procedentes de diferentes fuentes de aplicaciones terrestres, tales como fertilizantes, estiércol animal, lodos de depuradora, pesticidas y/o riego con aguas residuales. Dado que la información sobre la distribución de metales pesados (MP) en el Piedemonte llanero de Colombia es aún bastante limitada, el objetivo principal de este trabajo fue caracterizar el contenido de estos elementos y su potencial nivel de contaminación en suelos ácidos bajo diferentes sistemas agrícolas. La hipótesis es verificar si el tipo de uso representa una amenaza ambiental. Para lograr estos objetivos, se determinaron las concentraciones de siete metales en los suelos de tres sistemas de producción agrícola: palma aceitera, pastos y cultivos semestrales. La contaminación del suelo se evaluó con base al índice de geo-acumulación (I-geo), el factor de contaminación (FC), el índice de carga contaminación (ICC) y el índice de contaminación integrada de Nemerov (ICIN). Un resultado sobresaliente fue que las concentraciones promedio de MP en las muestras de suelo recolectadas fueron en general: Mn (110.5 mg kg-1), Zn (31.93 mg kg-1), Cr (8.85 mg kg-1), Ni (11.68 mg kg-1), Cu (11.28 mg kg-1), Pb (9.42 mg kg-1) y Cd (0.21 mg kg-1). Las actividades agrícolas, especialmente el uso excesivo de fertilizantes fosfatados, fueron la principal fuente de nutrientes en toda el área de estudio. Esta información puede convertirse en una herramienta básica para establecer procesos de monitoreo y seguimiento que permitan establecer un manejo sustentable del suelo en el Piedemonte llanero. Además, los resultados obtenidos de este estudio constituyen una estimación del estado de contaminación de los MP en el contexto específico de un ambiente hiperhúmedo.
Referencias bibliográficas
P. S. Hooda, Trace elements in soils, Chichester, U.K. John Wiley & Sons, 2010. https://doi.org/10.1002/9781444319477
M. Oves, M. S. Khan, A. Zaidi, and E. Ahmad, “Soil contamination, nutritive value, and human health risk assessment of heavy metals: an overview,” Toxicity of Heavy Metals to Legumes and Bioremediation, pp. 1-27, Feb. 2012. https://doi.org/10.1007/978-3-7091-0730-0_1
M. Wen, Z. Ma, D. B. Gingerich, X. Zhao, and D. Zhao, “Heavy metals in agricultural soil in China: A systematic review and meta-analysis,” Eco-Environment & Health, vol. 1, no. 4, pp. 219-228, Dec. 2022. https://doi.org/10.1016/j.eehl.2022.10.004
L. H. P. Jones, S. C. Jarvis, D. J. Green, and M. H. B. Hayes, Clay Minerals, The Chemistry of Soil Processes, Chichester, U.K. John Wiley & Sons, 2018. https://doi.org/10.1180/claymin.1982.017.2.14
K. Weggler, M. J. McLaughlin, and R. D. Graham, “Effect of chloride in soil solution on the plant availability of biosolid‐borne cadmium,” Journal of Environmental Quality, vol. 33, no. 2, pp. 496-504, Mar. 2004. https://doi.org/10.2134/jeq2004.4960
M. J. McLaughlin, R. E. Hamon, R. G. McLaren, T. W. Speir, and S. L. Rogers, “Review: A bioavailability-based rationale for controlling metal and metalloid contamination of agricultural land in Australia and New Zealand,” Soil Research, vol. 38, no. 6, pp. 1037-1086, 2000. https://doi.org/10.1071/SR99128
M. E. Sumner, “Beneficial use of effluents, wastes, and biosolids,” Communications in Soil Science and Plant Analysis, vol. 31, no. 11-14, pp. 1701-1715, Nov. 2008. https://doi.org/10.1080/00103620009370532
United States Environmental Protection Agency, Background Report on Fertilizer Use, Contaminants and Regulations, Columbus, 1999.
F. Zeng et al, “The influence of pH and organic matter content in paddy soil on heavy metal availability and their uptake by rice plants,” Environmental Pollution, vol. 159, no. 1, pp. 84-91, Jan. 2011. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2010.09.019
M.-L. Bloemen, B. Markert, and H. Lieth, “The distribution of Cd, Cu, Pb and Zn in topsoils of Osnabrück in relation to land use,” Science of the Total Environment, vol. 166, no. 1-3, pp. 137-148, Apr. 1995. https://doi.org/10.1016/0048-9697(95)04520-B
Z. Atafar et al., “Effect of fertilizer application on soil heavy metal concentration,” Environmental Monitoring and Assessment, vol. 160, pp. 83-89, Jan. 2010. https://doi.org/10.1007/s10661-008-0659-x
B. Wei, J. Yu, Z. Cao, M. Meng, L. Yang, and Q. Chen, “The availability and accumulation of heavy metals in greenhouse soils associated with intensive fertilizer application,” International Journal of Environmental Research and Public Health, vol. 17, no. 15, pp. 5359, Jul. 2020. https://doi.org/10.3390/ijerph17155359
A. Alengebawy, S. T. Abdelkhalek, S. R. Qureshi, and M.-Q. Wang “Heavy metals and pesticides toxicity in agricultural soil and plants: Ecological risks and human health implications”. Toxics, vol. 9, no. 3, p. 42, Feb. 2021. https://doi.org/10.3390/toxics9030042
J. D. Mahecha-Pulido, J. M. Trujillo-González, and M. A. Torres-Mora, “Análisis de estudios en metales pesados en zonas agrícolas de Colombia,” Orinoquia, vol. 21, no. Extra 1, pp. 83-93, Apr. 2017. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=7051738
J. D. Mahecha-Pulido, J. M. Trujillo-González, and M. A. Torres-Mora “Contenido de metales pesados en suelos agrícolas de la región del Ariari, Departamento del Meta,” Orinoquia, vol. 19, no. 1, pp. 118-122, Jun. 2015. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=89640816011
D. D. Jamioy Orozco, J. C. Menjivar Flores, and Y. Rubiano Sanabria, “Indicadores químicos de calidad de suelos en sistemas productivos del Piedemonte de los Llanos Orientales de Colombia,” Acta agronómica, vol. 64, no. 4, pp. 302-307, Oct. 2015. https://doi.org/10.15446/acag.v64n4.38731
M. A. Ramírez Niño and M. A. Navarro Ramírez, “Análisis de metales pesados en suelos irrigados con agua del río Guatiquía,” Ciencia En Desarrollo, vol. 6, no. 2, pp. 167-175, Jul. 2015. http://docplayer.es/22033351-Analisis-de-metales-pesados-en-suelos-irrigados-con-agua-del-rio-guatiquia.html
Cormacarena, “Plan de Ordenación y Manejo de la Cuenca del río Acacías-Pajure. Plan de ordenación del recurso hídrico para el río Acacías y sus afluentes ríos Orotoy y Acaciitas”, Documento técnico. p. 160, 2012. https://www.cormacarena.gov.co/gestion-de-planificacion/pomcas/
United States Department of Agriculture – Natural Resources Conservation Service, Soil Survey Staff. Keys to Soil Taxonomy. Tenth Edition, 2006. https://nrcspad.sc.egov.usda.gov/DistributionCenter/pdf.aspx?productID=459&KeystoSoilTaxonomy
C. Micó, L. Recatalá, M. Peris, and J. Sánchez, “Assessing heavy metal sources in agricultural soils of and European Mediterranean area by multivariate analysis,” Chemosphere, vol. 65, no. 5, pp. 863-872, Oct. 2006. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2006.03.016
G. W. Gee and J. W. Bauder, “Particle size analysis by hydrometer: a simplified method for routine textural analysis and a sensitivity test of measurement parameters,” Soil Science Society of America Journal, vol. 43, no. 5, pp. 1004-1007, Sep. 1979. https://doi.org/10.2136/sssaj1979.03615995004300050038x
M. L. Jackson, Soil chemical analysis, India, Prentice Hall of Indian Pvt. Ltd, 1967. https://www.scirp.org/(S(i43dyn45teexjx455qlt3d2q))/reference/ReferencesPapers.aspx?ReferenceID=105097
G. Müller, “Index of geo-accumulation in sediments of the Rhine River,” GeoJournal, vol. 2, no. 3, pp. 108-118, Jan. 1969. https://www.scinapse.io/papers/782739266
L. L. García-Martínez and C. Poleto, “Assessment of diffuse pollution associated with metals in urban sediments using the geoaccumulation index (Igeo),” Journal of Soils and Sediments, vol. 14, no. 7, pp. 1251-1257, Feb. 2014. https://doi.org/10.1007/s11368-014-0871-y
A. Daripa et al., “Risk assessment of agricultural soils surrounding an iron ore mine: A field study from Western Ghat of Goa, India,” Soil and Sediment Contamination: An International Journal, vol. 32, no. 5, pp. 570-590, Aug. 2022. https://doi.org/10.1080/15320383.2022.2111403
L. Hakanson, “An ecological risk index for aquatic pollution control. A sedimentological approach,” Water Research, vol. 14, no. 8, pp. 975-1001, 1980. https://doi.org/10.1016/0043-1354(80)90143-8
D. L. Tomlinson, J. G. Wilson, C. R. Harris, and D. W. Jeffrey, “Problems in the assessment of heavy-metal levels in estuaries and the formation of a pollution index,” Helgoländer meeresuntersuchungen, vol. 33 no. 1, pp. 566-575, Mar. 1980. https://doi.org/10.1007/BF02414780
J. M. Trujillo-González, M. A. Torres-Mora, M. Serrano-Gómez, E. F. Castillo-Monroy, and R. Jiménez-Ballesta, “Baseline values and environmental assessment for metal (loid)s in soils under a tropical rainy climate in a Colombian region”, Environmental Monitoring and Assessment, vol. 194, no. 494, Jun. 2022. https://doi.org/10.1007/s10661-022-10036-5
A. M. Taiwo et al., “Spatial distribution, pollution index, receptor modelling and health risk assessment of metals in road dust from Lagos metropolis, Southwestern Nigeria,” Environmental Advances, vol. 2, p. 100012, Dec. 2020. https://doi.org/10.1016/j.envadv.2020.100012
J. M. Trujillo-González, M. A. Torres-Mora, R. Jiménez Ballesta, and E. C. Brevik, “Spatial variability of the physicochemical properties of acidic soils along an altitudinal gradient in Colombia,” Environmental Earth Sciences, vol. 81, no. 108, Feb. 2022. https://doi.org/10.1007/s12665-022-10235-w
J. M. Trujillo-González, J. D. Mahecha-Pulido, M. A. Torres-Mora, E. C. Brevik, S. D. Keesstra, and R. Jiménez-Ballesta, “Impact of potentially contaminated river water on agricultural irrigated soils in an equatorial climate,” Agriculture, vol. 7, no. 7, p. 52, Jun. 2017. https://doi.org/10.3390/agriculture7070052
Instituto Geográfico Agustín Codazzi, “Estudio General de Suelos y Zonificación de Tierras, Departamento de Meta,” Colombia, 2004. https://catalogo.unillanos.edu.co/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=17983
M. J. Yacomelo Hernández, “Riesgo toxicológico en personas expuestas, a suelos y vegetales, con posibles concentraciones de metales pesados, suelos en el sur del Atlántico, Colombia,” (Tesis de maestría), Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Colombia, Medellín, 2014. https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/21826
L. Chen, J. Wang, J. Beiyuan, X. Guo, H. Wu, and L. Fang, “Environmental and health risk assessment of potentially toxic trace elements in soils near uranium (U) mines: A global meta-analysis,” Sci Total Environ, vol. 816, p. 151556, Apr. 2021. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151556
S. Khan, Q. Cao, Y. M. Zheng, Y. Z. Huang, and Y. G. Zhu, “Health risks of heavy metals in contaminated soils and food crops irrigated with wastewater in Beijing, China,” Environmental Pollution, vol. 152, no. 3, pp. 686-692, Apr. 2008. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2007.06.056
F. Faridullah, M. Umar, A. Alam, M. A. Sabir, and D. Khan, “Assessment of heavy metals concentration in phosphate rock deposits, Hazara basin, Lesser Himalaya Pakistan,” Geosciences Journal, vol. 21, no 5, pp. 743-752, Aug. 2017. https://doi.org/10.1007/s12303-017-0013-9
S. S. Das et al., “Soil health and its relationship with food security and human health to meet the sustainable development goals in India,” Soil Security, vol. 8, p. 100071, Sep. 2022.https://doi.org/10.1016/j.soisec.2022.100071
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